Question

1．在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時，采用如圖甲所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打上的點計算出：（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足M＞＞m時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（2）一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定，探究小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下做法正確的是B．
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源
D．小車運(yùn)動的加速度可用天平測出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式　a=$\frac{mg}{M}$求出
（3）實驗中甲乙兩位同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象分別為乙圖中的直線Ⅰ和直線Ⅱ，直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大，明顯超出了誤差范圍，下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋，其中可能正確的是BC
A．實驗前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力
B．甲同學(xué)在平衡摩擦力時把長木板的末端抬得過高了
C．實驗前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力
D．乙同學(xué)在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了．

Answer 1

分析 （1）要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（2）了解該實驗的實驗原理．了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
（3）圖線不通過坐標(biāo)原點，當(dāng)加速度為某一值時，F(xiàn)為零，知平衡摩擦力過度．圖線不通過坐標(biāo)原點，當(dāng)拉力為某一值時，a為零，知沒有平衡摩擦力或傾角過�。�

解答 解：（1）以整體為研究對象有mg=（m+M）a
解得a=$\frac{mg}{M+m}$，
以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma=$\frac{M}{M+m}$mg，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（2）A、平衡摩擦力時，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，是小車沿木板運(yùn)動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運(yùn)動．故A錯誤．
B、每次改變小車的質(zhì)量時，小車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正確．
C、實驗時，應(yīng)先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運(yùn)動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理．故C錯誤．
D、小車運(yùn)動的加速度是利用打點計時器測量，如果用天平測出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出，這是在直接運(yùn)用牛頓第二定律計算的，而我們實驗是在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系．故D錯誤．
故選：B
（3）A、根據(jù)圖象可知，當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，則甲同學(xué)同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力過度，故A錯誤，B正確；
C、當(dāng)F≠0時，a=0．也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．則乙同學(xué)實驗操作中未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，故C正確，D錯誤．
故選：BC
故答案為：（1）M＞＞m；（2）B；（3）BC

點評 只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握．