Question

16．“用DIS研究加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置如圖（a）所示，實驗中用所掛鉤碼的重量作為細(xì)線對小車的拉力F．通過增加鉤碼的數(shù)量，多次測量，可得小車運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條aF圖線，如圖（b）所示．

（1）圖線①（選填“①”或“②”） 是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
（2）在軌道水平時，小車運動的阻力F_f=0.5N．
（3）圖（b）中，拉力F較大時，aF圖線明顯彎曲，產(chǎn)生誤差，造成此誤差的主要原因是C．
A．小車與軌道之間存在摩擦         B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大           D．所用小車的質(zhì)量太大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象①可知，當(dāng)拉力為零時，物體已經(jīng)具有加速度，②圖象，有拉力時，加速度為零，由此可知，一個是由于木板傾斜的太大，一個沒有傾斜或者傾斜的角度太小．
（2）根據(jù)圖示圖象應(yīng)用牛頓第二定律可以求出阻力．
（3）根據(jù)圖象得出變量之間的關(guān)系，知道鉤碼所受的重力作為小車所受外力的條件．

解答 解：（1）在水平軌道上，由于受到摩擦力，拉力不為零時，加速度仍然為零，可知圖線Ⅱ是在軌道水平的情況下得到的．當(dāng)軌道的右側(cè)抬高過高時，（平衡摩擦力過度），拉力等于0時，會出現(xiàn)加速度，所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
（2）根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)-f=ma，a=$\frac{F}{m}$-$\frac{f}{m}$，圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)；因為F=0.5N時，加速度為零，解得f=0.5N．
（3）由牛頓第二定律可知，對M、m系統(tǒng)：mg=（M+m）a，對M：F=Ma，解得：F=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，只有當(dāng)M＞＞m時，F(xiàn)≈mg，當(dāng)所掛鉤碼的總質(zhì)量m太大、不能滿足條件：M＞＞m時，小車所受拉力明顯小于mg，a-F圖線明顯彎曲，故C正確，故選C；
故答案為：（1）①；（2）0.5；（3）C．

點評 對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時要清楚每一項操作存在的理由，只有掌握好了基本知識和基本方法才能順利解決實驗題目，所以要重視基本知識和基本方法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練．注意小車的拉力能等于重力的前提條件，并掌握圖象斜率的含義．