Question

10．某学习小组欲探究物体的加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，图中小车的质量用M表示，钩码的质量用m表示，要顺利完成该实验，则：
（1）还需要的测量工具有天平、刻度尺．
（2）为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是平衡摩擦力；要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是M＞＞m．

Answer 1

分析 （1）根据2ax=${v}^{2}-{{v}_{0}}^{2}$和F=ma可知需要的测量工具有刻度尺和天平；
（2）根据F_T=M$\frac{mg}{m+M}$=mg可知必需平衡摩擦力且要满足M＞＞m；

解答 解：（1）根据2ax=${v}^{2}-{{v}_{0}}^{2}$可得a=$\frac{{v}^{2}-{{v}_{0}}^{2}}{2x}$
而利用某段时间内的平均速度等于该段时间内的中点时刻的速度，所以要求加速度a，就要求某段时间内的初速度和末速度，而要求初速度和末速度就要测量位移，故要用到刻度尺．
根据牛顿第二定律F=ma可知，需要知道小车的质量，故要利用天平测物体的质量．
故需要的测量工具有刻度尺和天平．
（2）为使小车所受合外力等于细线的拉力，所以必需有小车的重力沿轨道的分力等于轨道对小车的摩擦力，所以做实验时必需平衡摩擦力．
以钩码作为研究对象有mg-F_T=ma
以小车作为研究对象有F_T=Ma
联立以上两式可得F_T=M$\frac{mg}{m+M}$要绳子的拉力等于钩码的重力，即$\frac{Mmg}{m+M}$=mg，
故$\frac{M}{m+M}$=1，则有M＞＞m
故答案为：（1）天平、刻度尺；（2）平衡摩擦力、M＞＞m

点评 掌握实验原理是正确解决实验题目的前提条件，知道实验时要平衡摩擦力，平衡摩擦力不足或过平衡摩擦力都是错误的．