Question

如图所示为某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放．
（1）实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为

M远远大于m

．
（2）测得遮光条的宽度d、多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间△t，并算出相应小车经过光电门时的速度v，通过描点作出线性图象，研究小车加速度与力的关系．处理数据时应作用

v²-m

（选填“v-m”或“v²-m”）图象．
（3）某同学在（2）中作出的线性图象不通过坐标原点，其原因是

木板倾角偏小

．

Answer 1

分析：（1）在运动的过程，实际上重物的重力不等于绳子的拉力，设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：F=Ma；对砂桶和砂有：mg-F=ma；由此解得：F=

mgM

M+m

=

mg

1+ m M

，由此可知当M＞＞m时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力；
（2）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v2=2as=

2mg

M

s，可知画出v²-m图象可以直观的得出结论．
（3）由图可知开始有外力时，而小车的加速度为零，说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．

解答：解：（1）设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：F=Ma  ①
对砂桶和砂有：mg-F=ma   ②
由此解得：F=

mgM

M+m

=

mg

1+ m M

，由此可知当M＞＞m时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力．
故答案为：M远远大于m．
（2）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v2=2as=

2mg

M

s，由题意可知，M、s不变，画出v²-m图象，若图象为过原点的直线，则说明外力和加速度成正比，故画出v²-m图象可以直观的得出结论．
故答案为：v²-m．
（3）由（2）可知，实验时木板是水平的，没有进行平衡摩擦力操作，开始当小车挂上重物时，加速度却为零，线性图象不通过坐标原点，故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小．
故答案为：木板倾角偏小（或“平衡摩擦力不足”或“末完全平衡摩擦力”）．

点评：本实验与教材中的实验有所不同，但是根据所学物理知识，明确了实验原理，即可正确解答．