Question

【題目】在探究加速度與力、質量的關系實驗中，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質量用M表示，盤及盤中砝碼的質量用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M與m的大小關系滿足 時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤中砝碼的重力。

（2）一組同學在做加速度與質量的關系實驗時，保持盤及盤中砝碼的質量一定，改變小車及車中砝碼的質量，測出相應的加速度。采用圖象法處理數據。為了比較容易地檢查出加速度a與質量M的關系，應該做a與 的圖象。

（3）如圖（a），甲同學根據測量數據做出的a–F圖線，說明實驗存在的問題是 。

（4）乙、丙同學用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的a–F圖線如圖（b）所示，兩個同學做實驗時的哪一個物理量取值不同? 。

Answer 1

【答案】（1）M>>m （2） （3）沒有平衡摩擦力或者平衡不夠 （4）M

【解析】（1）以整體為研究對象有，解得，以M為研究對象有繩子的拉力，顯然要有必有m+M=M，故有M>>m，即只有M>>m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力。

（2）根據牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數圖象是曲線，而根據曲線很難判定出自變量和因變量之間的關系，故不能作a–F圖象；但，故a與成正比，而正比例函數圖象是過坐標原點的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關系，故應作a–圖象。

（3）圖b中圖象與橫軸的截距大于0，說明在拉力大于0時，加速度等于0，說明物體所受拉力之外的其他力的合力大于0，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。

（4）由圖可知在拉力相同的情況下，根據F=ma可得，即a–F圖象的斜率等于物體的質量，且。故兩人的實驗中小車及車中砝碼的總質量M不同。