Question

在“探究物體的加速度與物體所受外力、物體質量間的關系”時，采用如圖（a）所示的實驗裝置，小車及車中的鉤碼總質量用M表示．盤及盤中的砝碼總質量用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近似等于盤和砝碼的總重量．
（2）某一組同學先保持盤及盤中的砝碼總質量m不變來做實驗，其具體操作步驟如下，以下做法正確的是______（填入相應的字母）
A．平衡摩擦力時，應將一端掛著盤及盤中砝碼的細繩通過定滑輪系在小車上；
B．每次改變小車及車中的鉤碼總質量時，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M，小車運動的加速度可直接用公式a=

mg

M

求出．
（3）保持小車和鉤碼的總質量不變，實驗得到如圖（b）所示圖象，該圖象中直線不過原點的原因是：______．

Answer 1

（1）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=ma
對M：F=Ma
解得：F=

M

M+m

mg
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．
（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）當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消了．即遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
故答案為：（1）m＜＜M；（2）B；（3）沒有平衡摩擦力或木板傾角過小．