Question

【题目】在“探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系”时，采用如图（a）所示的实验装置．小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示．

（1）当M与m的大小关系满足 时，才可以认为绳子对小车的拉力大小近似等于盘和砝码的重力．

（2）某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是 ．

A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上；

B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力；

C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源；

D．用天平测出m以及M，小车运动的加速度可直接用公式a＝mg/M求出．

（3）另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a-F关系图象分别如图（b）和图（c）所示，回答下列问题：

（b）图上端不是直线的原因是： ．

（c）图不过原点的原因是： ．

Answer 1

【答案】（1）m＜＜M（2）B

（3）图（b）：随着F的增大，m不满足远小于M的条件；图（c）：没有平衡摩擦力或木板的倾角过小

【解析】

试题分析：（1）该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究．当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系．那么小车的合力怎么改变和测量呢？为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．根据牛顿第二定律得：对m：，对M：，解得：

当时，即当砝码和盘的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力．

（2）平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故A错误；每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故B正确；实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故C错误；小车运动的加速度是利用打点计时器测量，如果用天平测出m以及小车质量M，直接用公式求出，这是在直接运用牛顿第二定律计算的，而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系，应通过图象来解答，故D错误．

（3）当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢．该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；

而后者：随着F的增大，即砂和砂桶质量的增大，不在满足砂和砂桶远小于小车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象．