Question

7．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出．

（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足M＞＞m時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．
（2）一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)，為了比較容易地觀測加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該作a與$\frac{1}{M}$的圖象．
（3）乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫出了各自得到的a-$\frac{1}{M}$圖線如圖2所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同？小車及車中砝碼的質(zhì)量
（4）另一組的幾名同學(xué)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)物體的質(zhì)量一定時(shí)，分別根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了不同的實(shí)驗(yàn)圖象，如圖3所示，下列說法中正確的是AD
A、形成圖甲的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大
B、形成圖乙的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過小
C、形成圖丙的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大
D、形成圖丁的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過�。�

Answer 1

分析 （1）要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對(duì)象求出整體的加速度，再以M為研究對(duì)象求出繩子的拉力，通過比較繩對(duì)小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（2）反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系；正比例函數(shù)圖象是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系．
（3）a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量的倒數(shù)，故斜率不同則物體的質(zhì)量不同．
（4）a-F圖象時(shí)縱軸有截距是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大，橫軸有截距是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過小．

解答 解：（1）以整體為研究對(duì)象有：mg=（m+M）a
解得：a=$\frac{mg}{M+m}$，
以M為研究對(duì)象有繩子的拉力為：F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（2）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系，故不能作a-M圖象；但存在關(guān)系：a=$\frac{F}{M}$，故a與 $\frac{1}{M}$成正比，而正比例函數(shù)圖象是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系，故應(yīng)作a-$\frac{1}{M}$圖象；
（3）根據(jù)F=Ma可得$a=\frac{1}{M}F$，即a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量倒數(shù)，所以小車及車中砝碼的質(zhì)量不同．
（4）AB、由圖可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0，所以沒有作用力時(shí)，小車已經(jīng)有加速度，原因可能是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大，故A正確，B錯(cuò)誤；
CD、由圖可知，當(dāng)F≠0時(shí)，a=0，原因可能是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過小，故C錯(cuò)誤，D正確；
故選：AD
故答案為：（1）M＞＞m；（2）$\frac{1}{M}$；（3）小車及車中砝碼的質(zhì)量；（4）AD

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，特別是平衡摩擦力的方法，難度適中．