Question

【题目】在验证牛顿第二定律的实验中，采用如图所示的实验装置，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)当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力

(2)一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．为了比较容易地确定出加速度a与质量M的关系，应该作a与________的图象．

(3)如图实(a)所示为甲同学根据测量数据作出的a－F图线，说明实验存在的问题是______________．

(4)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(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量（_______________）取值不同？

(5)若图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（____）

A．小车与轨道之间存在摩擦

B．导轨保持了水平状态

C．所挂钩码的总质量太大

D．所用小车的质量太大

Answer 1

【答案】（1）；（2）F；（3）没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够。（4）M；（5）C

【解析】

（1）以整体为对象： ，则小车的加速度为：

再以小车及车中的砝码为研究对象，可以求出绳子的拉力，即：

当 可以近似认为

所以要认为绳子拉力等于砂和砂桶的重力，则必须满足条件

（2）根据牛顿第二定律：，a与M成反比，两者图像是一条曲线，因而很难判定出a与M的关系，但存在关系：，即a与F成正比，两者图像是一条直线，因此很容易判定出两者关系，故应作 图像。

（3）(a)图中拉力F到一定值后才产生加速度，故实验存在的问题是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够。

（4）由关系式易知，a-F图像中，斜率代表，(b)图中两条直线斜率明显不同，故两位同学的实验中M的取值不同。

（5）若，则，即图像a-F是正比例函数，当m不在远远小于M时，关系式不在成立，此时图像a-F会出现弯曲，故选C

综上所述本题答案是：（1）；（2）F； （3）没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够。

（4）M； （5）C