Question

19．用如图1所示的装置来探究物体的加速度与力、质量的关系．实验时，小盘和砝码牵引小车，使小车做初速为零的匀加速运动．
（1）在探究加速度与质量关系时，分别以a为纵坐标、$\frac{1}{M}$（选填“M”或“$\frac{1}{M}$”）为横坐标作图象，这样就能直观地看出其关系．
（2）该实验中，为了绳的拉力当作小车受的合外力，就必须平衡小车受到的摩擦力，正确的操作方法是将木板不带滑轮的一端垫高，轻推小车，小车做匀速直线运动；
（3）某位同学通过测量，把小盘和砝码的重量当作小车的合外力F，作出a-F图线．如图2中的实线所示．试分析：图线不通过坐标原点O的原因是平衡摩擦力时，斜面倾角过大；曲线上部弯曲的原因是随着F的增大，即砂和砂桶质量的增大，不在满足小盘和砝码的质量远远小于小车的质量．

Answer 1

分析 （1）物体的加速度a与物体质量m的关系图线是曲线，不能确定它们的关系，而加速度a与质量倒数的关系图线是直线；
（2）该实验中是通过把木板一端抬高，让小车的重力沿斜面的分力与摩擦力平衡的方法进行的；
（3）根据牛顿第二定律结合图象特点即可正确解答．

解答 解：（1）物体的加速度a与物体质量m的关系图线是曲线，不能确定它们的关系，而加速度a与质量倒数的关系图线是直线，从而可知加速度a与质量m成反比．
所以在探究加速度与质量关系时，分别以a为纵坐标、$\frac{1}{M}$为横坐标作图象，这样就能直观地看出其关系．
（2）在该实验中，平衡摩擦力的思路是：抬高木板一端，让小车的重力沿斜面分力与摩擦力平衡，当观察到小车匀速运动时，说明摩擦力已经被平衡，故具体操作是：先不挂砂和砂桶，调节长木板的倾角，轻推小车让其下滑，直至小车能匀速下滑即可．
故答案为：不挂砂和砂桶，与两个光电门相连的计时器读数相等为止．
（3）根据丙图可知，当没有挂砂和砂桶时，小车产生了加速度，因此说明平衡摩擦力时木板倾角太大；随着F的增大，即砂和砂桶质量的增大，不在满足小盘和砝码的质量远远小于小车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象．
故答案为：
（1）a；$\frac{1}{M}$；
（2）将木板不带滑轮的一端垫高，轻推小车，小车做匀速直线运动；     
（3）平衡摩擦力时，斜面倾角过大；随着F的增大，即砂和砂桶质量的增大，不在满足小盘和砝码的质量远远小于小车的质量．

点评 在探究探究加速度与力、质量关系实验中，要注意控制变量法的应用，要知道只有在小盘和砝码的质量远小于小车的质量时，才可以认为小车受到的拉力等于盘及砝码的重力．