Question

【題目】“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置如圖甲所示。

（1）當小車（包括車中砝碼）的質量M與砝碼及盤的質量m的大小關系滿足______時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于砝碼及盤的重力。

（2）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示．計時器打點的時間間隔為0.02 s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數點，量出相鄰計數點之間的距離．該小車的加速度a ＝________m/s 2 (結果保留兩位有效數字)

（3）圖是甲、乙兩同學根據實驗數據畫出的圖象。

形成圖線甲的原因是_________________________________。

形成圖線乙的原因是_________________________________。

Answer 1

【答案】mM　 0.16 長木板傾角過大 未平衡摩擦力或長木板傾角過小

【解析】

（1）為使繩子的拉力等于盤及盤中砝碼的重力，小車及車中砝碼的質量應遠遠大于盤及盤中砝碼的質量；
（2）根據勻變速直線運動的推論公式求解加速度；
（3）根據圖象判斷平衡摩擦力時傾角的大小即可；

（1）該實驗的研究對象是小車，采用控制變量法研究，為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板的沒有滑輪的一端適當墊高，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：
對砝碼及盤：
對小車M：
解得：
當時，即當砝碼及盤的質量要遠小于小車的質量，繩子的拉力近似等于砝碼及盤的總重力；
（2）圖中每5個點取一個計數點，則，根據勻變速直線運動的推論公式得：；
（3）由圖線甲可知，當時，，所以沒有拉力時，小車已經有加速度，原因可能是平衡摩擦力時長木板傾角過大，即平衡摩擦力過度；
由圖線乙可知，當時，，原因可能是未平衡摩擦力或長木板傾角過小。