Question

【題目】在探究“物體的加速度a與物體所受外力F、物體質量M間的關系”的實驗裝置如圖所示．小車及車中的砝碼質量用M表示，盤及盤中的砝碼質量用m表示．

（1）當M與m的大小關系滿足________時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．

（2）某一組同學先保持盤及盤中的砝碼質量m一定，來探究加速度a與物體質量M的關系，其具體操作步驟如下，以下做法正確的是________．

A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力

C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源

D．用天平測出m以及小車質量M，小車運動的加速度可直接用公式a＝ 求出

（3）該裝置還可以用于“探究恒力做功與速度變化的關系”，某次實驗中，已滿足（1）中的條件，由實驗數據描繪出的v2—s圖線如圖所示，其中橫坐標s為小車發生的位移，縱坐標v2為小車速度大小的平方。若已知圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，盤及盤中的砝碼質量為m，重力加速度為g.請表示小車質量M =___________。（用題中所給已知量字母表示）

Answer 1

【答案】 ; B; ;

【解析】 (1)根據牛頓第二定律得：對m：，對M：，解得：，當時，即當砝碼和盤的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力

(2) A、平衡摩擦力時，應將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，使小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動，故A錯誤；

B、每次改變小車的質量時，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，應先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數據的采集和處理，故C錯誤；

D、小車運動的加速度是利用打點計時器測量，如果用天平測出m以及小車質量M，直接用公式求出，這是在直接運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量間的關系，應通過圖象來解答，故D錯誤；

故選B；

(3) 探究恒力做功與速度變化的關系實驗中，已滿足（1）中的條件，則有，化為，由于圖中直線的斜率為k，則有，小車質量。