Question

【題目】哈三中學生為探究加速度與合外力的關系，甲、乙、丙三個實驗小組分別采用圖1、圖2、圖3所示的實驗裝置,小車總質量用M表示（圖1中M為小車和與小車固定連接的小滑輪的質量和，圖2中M為小車與傳感器的質量和），鉤碼總質量用m表示。重力加速度g已知，試回答下列問題:

（1）甲、乙、丙三組實驗中，必須平衡小車和長木板之間的摩擦力的實驗小組是__________(填 “甲”、“乙”、“丙”)。

（2）甲、乙、丙三組實驗中必須滿足“M＞＞m”的實驗小組是 ____(填“甲”、“乙”、“丙”)。

（3）實驗時各組同學的操作均正確，甲、乙、 丙三組同學作出的a—F圖線如圖4所示(甲組同學所用F為彈簧測力計示數，乙組同學所用F為傳感器讀數)，則甲組實驗對應的圖線是_____，乙組實驗對應的圖線是_____，丙組實驗對應的圖線是_____（填“A”、“B”、“C”）。

（4）實驗時丙組同學操作正確，該組同學在保持小車質量不變的情況下，通過調整改變小車所受合力，多次實驗，由實驗數據作出的a-F圖線如圖5所示，則小車質量為_____kg。

Answer 1

【答案】甲乙丙 丙 A B C 2;

【解析】

（1）本實驗探究當質量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力的關系，三個實驗小組都需要平衡摩擦力；
（2）只有用重物的重力代替繩子的拉力，才需要滿足；
（3）若用重物的重力代替繩子的拉力，要滿足，隨著m的增大，不滿足時，圖象出現彎曲，還有兩組根據繩子拉力相等時，加速度的大小來判斷；
（4）小車受到的合力等于重物的重力，根據圖示圖象求出小車的質量；

（1）本實驗探究當質量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力的關系，繩的拉力即為物體的合力，所以三個實驗小組都需要平衡摩擦力，即甲乙丙都需要平衡摩擦力；

（2）甲圖小車受到的合外力則是測力計的2倍，乙圖中小車受到的合外力是力傳感器的示數，丙圖通過鉤碼的總質量對應的重力代替繩子的拉力合外力，因此三組實驗中只有丙需要滿足小車的總質量M遠大于所掛鉤碼的總質量m的條件；

（3）根據裝置可知，甲圖中小車受到的拉力大于彈簧測力計的示數，乙圖中受到的拉力等于力傳感器的示數，當F相等時，甲組的加速度大，所以甲組對應A，乙組對應B，丙組用重物的重力代替繩子的拉力，要滿足M≥m，隨著m的增大，不滿足M＞＞m時，圖象出現彎曲，所以丙組對應的是C；

（4）丙組平衡摩擦力后，小車加速下滑時由牛頓第二定律得：，則，
由圖5所示的a-F圖線可知圖象斜率：，則小車的質量：。