Question

為了“探究加速度與力、質量的關系”，現提供如圖1所示實驗裝置．請思考探究思路并回答下列問題：

（1）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應采取做法是

C

A．將不帶滑輪的木板一端墊高適當，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
B．將不帶滑輪的木板一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運動
C．將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動
D．將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運動
（2）在“探究加速度與力、質量關系”的實驗中，得到一條打點的紙帶，如圖2所示，已知相鄰計數點間的時間間隔為T，且間距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，則小車加速度的表達式為a=

(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)

9T2

；
（3）消除小車與水平木板之間摩擦力的影響后，可用鉤碼總重力代替小車所受的拉力，此時鉤碼質量m與小車總質量M之間應滿足的關系為

m＜＜M

；
（4）在“探究加速度與質量的關系”時，保持砝碼質量不變，改變小車質量m，得到的實驗數據如下表：

實驗次數	1	2	3	4	5
小車加速度a/ms-2	0.77	0.38	0.25	0.19	0.16
小車質量m/kg	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00

為了驗證猜想，請在坐標系中作出最能直觀反映a與m之間關系的圖象．

Answer 1

分析：（1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項，了解平衡摩擦力的方法；
（2）利用逐差法可以求出加速度的大小；
（3）根據牛頓第二定律，求出小車實際的拉力大小，然后和mg進行比較，可以得出結論；
（4）根據所提供數據，采用描點法，可以正確的畫出圖象．

解答：解：（1）將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力大小等于繩子的拉力，故ABD錯誤，C正確．
故選C．
（2）為了減小偶然誤差，采用逐差法處理數據，有：
S₆-S₃=3a₁T²             ①
S₅-S₂=3a₂T²             ②
S₄-S₁=3a₃T²             ③
a=

a1+a2+a3

3

           ④
聯立①②③④得：
a=

(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)

9T2

（3）該實驗的研究對象是小車，采用控制變量法研究．當質量一定時，研究小車的加速度和小車所受合力的關系．那么小車的合力怎么改變和測量呢？為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板D的左端適當墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．
根據牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mMg

m+M

=

mg

1+ m M

當M＞＞m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．
（4）據所提供數據，采用描點法得出圖象如下所示：
故答案為：（1）C；
（2）

(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)

9T2

；
（3）m＜＜M； 
（4）如圖所示．

點評：對于實驗問題首先要 明確實驗原理，理解重要步驟的操作，熟練應用基本物理解決實驗問題．