Question

【题目】在“探究加速度大小与力、质量的关系"时采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码质量为M .砂桶和砂的质量为m。

(1)实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块，其目的是_______。

(2)某同学在保持砂桶和砂质量m —定的条件下，探究小车加速度“与质量M的关系时.以下做法合理的是________

A.每次改变小车及车中砝码质量M时，不需要改变垫入的小木块的厚度

B.用天平测出m及M，直接用公式a =mg/M求出小车运动的加速度

C.利用实验中打出的纸带求加速度时，可以利用公式a=2x/t2计算

D.平衡摩擦力时，砂桶应用细线通过定滑轮系在小车上且小车后面的纸带也必须连好

(3)某同学在保持小车及车中砝码质量M—定的条件下，探究小车加速度a与外力F的 关系时，平衡摩擦力后，直接用砂桶和砂的重力作为小车受到的合外力，则实验中M 和m应满足的条件是_____;改变砂桶和砂的质量m,分别测量出小车的加速度a,以砂桶和砂的重力F为横坐标，以小车的加速度a为纵坐标，得到如图乙所示的a-F图线，则图线不通过坐标原点的主要原因是_________

Answer 1

【答案】 平衡摩擦力 A M >>m 平衡摩擦力过度

【解析】（1）实验时，我们认为绳子的拉力是小车受到的合外力，为达到这个目的，我们要先要将带有滑轮的木板另一端垫起，目的是平衡摩擦力；

（2）A、平衡摩擦力之后每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，即不需要改变垫入的小木块的厚度，故A正确；

B、小车运动的加速度是利用打点计时器打出的纸带分析求加速度，可以利用或画出图像来求出加速度，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，故BC错误；

D、平衡摩擦力时，不需挂砂和砂桶，但小车后面必须与纸带相连，因为运动过程中纸带受到阻力，故D错误。

（3）根据牛顿第二定律得：
对m：
对M：

解得：
当时，即当砂和砂桶的总重力要远小于小车及车中砝码的重力，绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力；

从图象可以看出拉力时，小车的加速度已经不为零，说明平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了，所以图线不通过坐标原点的原因是平衡摩擦力过度，长木板的倾角过大。