Question

在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图1所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出．
（1）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与

 

的图象．
（2）如图2（a），是甲同学在探究加速度与力的关系时根据测量数据做出的a-F图线，图线不过坐标原点的原因是

 

．

（3）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线如图2（b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？

 

．

Answer 1

分析：（1）反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系；正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系．
（2）图B中图象与横轴的截距大于0，说明在拉力大于0时，加速度等于0，即合外力等于0．
（3）a-F图象的斜率等于物体的质量，故斜率不同则物体的质量不同．

解答：解：（1）根据牛顿第二定律F=Ma，a与M成反比，而反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系，故不能作a-M图象；但a=

F

M

，故a与

1

M

成正比，而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系，故应作a-

1

M

图象．
（2）图B中图象与横轴的截距大于0，说明在拉力大于0时，加速度等于0，说明物体所受拉力之外的其他力的合力大于0，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（3）由图可知在拉力相同的情况下a_乙＞a_甲，
根据F=ma可得m=

F

a

，即a-F图象的斜率等于物体的质量，且m_乙＜m_甲．故两人的实验中小车及车中砝码的总质量不同．
故答案为：
（1）

1

M

；
（2）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；
（3）两小车及车上的砝码的总质量不同．

点评：只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．