Question

在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时，采用如图1所示的实验装置，让重物通过轻绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动．其中小车质量用M表示，重物质量用m
表示，加速度用a表示．
（1）实验时需要将长木板的一端垫起适当的高度，这样做是为了消除

木板对小车的摩擦力

的影响，使小车所受合外力F等于绳对小车的拉力．
（2）实验中由于绳对小车的拉力

小于

（选填“大于”、“等于”、“小于”）重物所受的重力，会给实验带来系统误差．为减小此误差，实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取，以下四组数据中最合理的一组是

④

．（填写相应序号）
①M=200g，m=40g、60g、80g、100g、120g、140g
②M=200g，m=30g、35g、40g、45g、50g、55g
③M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
④M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、35g
（3）实验中某同学先保持重物质量m不变，改变小车质量M，测出了相应的加速度a．为便于得到a与M的关系，他采用图象法处理数据，你建议他做a与

1

M

的图象．
（4）甲、乙两同学用同一种方法做实验，即保持小车质量M不变，改变重物质量m，测出了相应的加速度a．正确操作后，他们根据各自测得的实验数据画出了如图2所示的a-F图象．他们得到图象不同，其原因是他们选取的

小车质量

不同，但他们得到了相同的结论，此结论是：

当质量一定时，加速度与合外力成正比

．

Answer 1

分析：（1）根据实验原理可知该实验需要将长木板的一端垫起适当的高度以平衡摩擦力；
（2）当盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力；
（3）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；
（4）图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大．
（4）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，根据图象特点可得出结论．

解答：解：（1）为了消除小车所受摩擦力对实验的影响，在该实验中需要将长木板的一端垫起适当的高度．
故答案为：木板对小车的摩擦力．
（2）重物与小车一起加速运动，因此重物对小车的拉力小于重物的重力，当盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，因此第④组数据比较符合要求．
故答案为：小于，④．
（3）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．
故答案为：

1

M

．
（4）图象的斜率表示小车质量大小，因此斜率不同说明小车质量不同，图象为过原点的直线，说明当质量一定时，加速度与合外力成正比．
故答案为：小车质量，当质量一定时，加速度与合外力成正比．

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．