Question

12．某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)試圖以圖中的滑塊為對(duì)象驗(yàn)證“牛頓第二定律”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了如圖1所示的一套裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、細(xì)砂、天平、刻度尺．
（1）某同學(xué)先用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量M，往砂桶中裝入適量細(xì)砂，滑塊恰好在水平長(zhǎng)木板上靜止，用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量為m₀，再向砂桶中添加細(xì)砂，讓砂桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，用天平稱出此時(shí)砂和砂桶的總質(zhì)量為m，要減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)控制的實(shí)驗(yàn)條件M＞＞m．
（2）利用本實(shí)驗(yàn)裝置還可以進(jìn)行哪些物理規(guī)律的探究？（寫出一個(gè)即可）
答：探究功和速度的關(guān)系
（3）保持滑塊質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，一位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨拉力F的變化圖線如圖2所示，該圖線不通過原點(diǎn)，其主要原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)牛頓第二定律，運(yùn)用整體法和隔離法得出繩子拉力的表達(dá)式，從而分析出砂和砂桶的重力等于繩子的拉力所滿足的條件．
（2）該實(shí)驗(yàn)裝置還可以探究功和速度的關(guān)系．
（3）根據(jù)F不等于零，加速度a仍然為零，分析圖線不過原點(diǎn)的原因．

解答 解；（1）對(duì)整體分析，加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對(duì)滑塊分析，則拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當(dāng)砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為砂和砂桶的重力等于繩子的拉力．
（2）該實(shí)驗(yàn)裝置還可以探究功和速度的關(guān)系．
（3）當(dāng)F不等于零，加速度a仍然為零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）M＞＞m，（2）探究功和速度的關(guān)系，（3）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，知道實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源，注意該實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)認(rèn)為：1、認(rèn)為繩子的拉力等于滑塊的合力，前提需平衡摩擦力，2、認(rèn)為砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，要滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量．