Question

3．某實驗小組利用如圖1所示的實驗裝置探究“合外力一定時，物體運動的加速度與其質(zhì)量之間的關系”．實驗中鉤碼重力大小與物體所受合外力大小視為相等．

（1）實驗中可選擇的鉤碼有2個，它們的質(zhì)量分別為m₁和m₂，且m₁＞m₂，你認為實驗中選擇m₂（選填“m₁”或“m₂”）較合適．
（2）實驗中可選擇的遮光條有2個，它們的寬度分別為d₁和d₂，且d₁＞d₂，你認為實驗中選擇d₂（選填“d₁”或“d₂”）較合適．
（3）該實驗小組又用此裝置探究了物體質(zhì)量一定時，加速度與所受合外力的關系，在a-F坐標系中，畫出了如圖2所示的三條曲線．你認為符合事實的曲線是③（從①②③三條曲線中選出一條，填序號）．曲線未過坐標原點和后段變彎曲的原因可能是末平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠、鉤碼質(zhì)量不滿足遠遠小于滑塊質(zhì)量的條件．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗原理可知所掛鉤碼質(zhì)量越小，其重力約和物體所受合外力相等；
（2）遮光條寬度越小，其通過光電門的平均速度約可以代替其瞬時速度越準確；
（3）明確實驗原理，根據(jù)兩坐標軸所代表的物理量量的含義，結合數(shù)學知識可正確解答．

解答 解：（1）設繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：
F=Ma    ①
對所掛鉤碼有：mg-F=ma   ②
解得F=$\frac{mgM}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知當M＞＞m時，鉤碼重力大約等于繩子的拉力，因此鉤碼質(zhì)量越小實驗誤差越小，故選擇m₂更合適．
（2）實驗中利用遮光條通過光電門的平均速度來代替其瞬時速度大小，遮光條越窄，其通過光電門的平均速度越能代替其瞬時速度，誤差越小，故選擇d₂．
（3）隨著所掛重物質(zhì)量的增加，不再滿足鉤碼質(zhì)量遠小于物體質(zhì)量即不滿足m＜＜M的條件，圖象將發(fā)生彎曲，由于物體和砝碼的加速度不可能一直無限制的增大，其整體的最大加速度小于g，因此圖③符合事實；
曲線未過坐標原點和后段變彎曲的原因可能是末平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠、鉤碼質(zhì)量不滿足遠遠小于滑塊質(zhì)量的條件
故答案為：（1）m₂�。�2）d₂  （3）③，末平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠、鉤碼質(zhì)量不滿足遠遠小于滑塊質(zhì)量的條件．

點評 正確解決實驗問題的前提是理解其實驗原理，只要正確理解實驗原理，才能知道實驗所采取措施或所進行具體實驗操作的含義．