Question

【题目】物理兴趣小组的同学们做了“探究加速度和力、质量的关系”实验，采用如图所示的装置，实验中保持小车质量不变，探究加速度和力的关系，主要实验步骤如下：

（1）先安装好实验装置。

（2）小车左端不挂细线，把长木板右端适当垫高，轻推小车使它匀速下滑。

（3）细线一端连接小车，另一端挂砝码盘，在砝码盘中加入适量砝码，放开小车打出纸带。

（4）改变砝码盘中砝码质量重复实验再打出几条纸带，同时记下砝码和砝码盘总质量。

（5）实验完毕，整理好器材。通过纸带研究在小车质量不变时加速度和力的关系。

针对以上实验，回答下列问题：

（1）实验前将木板右端垫高，是为了平衡小车所受到的______。（填“重力”、“拉力”或“摩擦力”）

（2）为了方便，可以认为砝码和砝码盘的重力等于小车所受的拉力，那么就要求砝码和砝码盘的质量______小车的质量。（填“远大于”、“远小于”或者“等于”）

（3）某小组同学作出了小车的加速度a与细线拉力F的a—F图像，发现图线不过原点，造成这一现象的可能原因是：______。

Answer 1

【答案】摩擦力 远小于 没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足

【解析】

（1）[1]为了保证细绳的拉力就是小车所受的合外力，需要将木板右端垫高平衡木板的摩擦力，即利用小车所受的重力的分力等于滑动摩擦力，从而使两个力抵消；

（2）[2]设小车的质量为M，砝码盘和砝码的质量为m，设绳子上拉力为F，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有：

解得：

以M为研究对象有绳子的拉力，根据牛顿第二定律有：

代加速度a，则细绳的拉力为：

故要砝码和砝码盘的重力近似等于小车所受的拉力，需要满足，有，即砝码和砝码盘的质量远小于小车的质量；

（3）[3]图像有横截距，表示外力为时，小车的加速度为零，即小车没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。