Question

研究物體運動的加速度與物體所受力的關系的實驗裝置如圖甲所示，實驗的步驟如下：
①把一端帶有定滑輪的長木板放在水平桌面上，使定滑輪伸出桌面．
②把打點計時器固定在長木板沒有定滑輪的一端，并把打點計時器連接到電源上．
③把小車放在長木板上并靠近打點計時器的地方，把紙帶的一端固定在小車上且讓紙帶穿過打點計時器．
④細線的一端固定在小車上并跨過定滑輪，另一端懸掛一砝碼盤，調整滑輪的高度使滑輪和小車間的細線與長木板平行．
⑤接通打點計時器電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一列小點．
⑥改變砝碼盤中砝碼的質量，更換紙帶，重復上面步驟．
⑦根據紙帶上打的點算出每次實驗時小車的加速度，把每次實驗時砝碼和砝碼盤的重力記錄在相應的紙帶上．
⑧以小車的加速度a為縱坐標，細線的拉力F（砝碼和砝碼盤的總重力）為橫坐標，建立坐標系，畫出a-F圖象得出加速度與力的關系．
（1）上述操作步驟中明顯遺漏的步驟是______．
（2）某同學畫出的a-F圖象如圖乙所示，圖線不是直線的可能原因是______．
（3）另一位同學將本實驗做了改動：每次實驗時將小車上的砝碼拿下放到砝碼盤上，其他操作都與上面一樣．那么他畫出的a-F圖象______（填“是”或“不是”）一條過坐標原點的直線，原因是______．

Answer 1

（1）上述操作步驟中明顯遺漏的步驟是沒有平衡摩擦力．
（2）當m＜＜M時，即當砝碼和砝碼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砝碼盤的總重力．從圖象上可以看出：F從0開始增加，砝碼和砝碼盤的質量遠小于車的質量，慢慢的砝碼和砝碼盤的重力在增加，那么在后面砝碼和砝碼盤的質量就沒有遠小于車的質量呢，那么繩子的拉力與砝碼和砝碼盤的總重力就相大呢．
所以原因是砝碼和砝碼盤的質量沒有遠小于車的質量．
（3）另一位同學將本實驗做了改動：每次實驗時將小車上的砝碼拿下放到砝碼盤上，其他操作都與上面一樣．
根據牛頓第二定律得
小車的加速度等于a=

mg

M+m

，即小車的加速度等于砝碼和砝碼盤的重力與砝碼、砝碼盤和小車總質量的比值，而
砝碼、砝碼盤和小車總質量不變．那么他畫出的a-F圖象是一條過坐標原點的直線．
故答案為：（1）沒有平衡摩擦力
（2）是，小車的加速度等于砝碼和砝碼盤的重力與砝碼、砝碼盤和小車總質量的比值，而
砝碼、砝碼盤和小車總質量不變．