Question

在探究加速度與力、質量的關系中，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼的質量用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有打點計時器打上的點計算出．
　　
（1）當M與m的質量滿足       時，才可以認為繩對小車的拉力近似等于盤中砝碼的重力．
（2）一組同學在做加速度與質量關系的實驗時，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，采用圖像法處理數據．為了比較容易確定加速度與質量M的關系，應該做與       的圖像．
（3）如圖（a）為甲同學根據測量數據作出的圖像，說明實驗存在的問題是               
（4）乙、丙同學用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的如圖（b）所示，兩個同學做實驗時哪一個物理量取值不同？                    

Answer 1

（1）m遠小于M 　（2）　　　（3）平衡摩擦力不充分或者沒有平衡摩擦力
（4）小車及車中砝碼的總質量

試題分析：（1）設繩子的拉力為F．根據牛頓第二定律，以為研究對象，有：
以M為研究對象，有：
聯立以上兩式解得：，顯然要有，必有，故有，即只有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）根據牛頓第二定律知：當合力一定時，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-M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，故應作圖象．
（3）從圖（a）中發現直線沒過原點，當時，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，所以該組同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足這個步驟．即平衡摩擦力不充分或者沒有平衡摩擦力．
（4）由圖（b）可知在拉力相同的情況下，根據可得，即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不同．