Question

13．在“探究加速度與力和質量的關系”的實驗中，采用如圖1所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質量用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打上的點計算出．

（1）若取M=0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是D．
A．m₁=5g　　　B．m₂=15g     C．m₃=40g  D．m₄=400g
（2）如圖2（a），甲同學根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線，圖線有縱截距的原因是平衡摩擦力時木板傾角過大．
（3）乙、丙兩同學用同一裝置做實驗，取相同的標度畫出了各自得到的a-F圖線，如圖2（b）所示，兩個同學做實驗時的哪一個物理量取值不同？M不同或兩小車及車上的砝碼的總質量不同時，a-F圖象的斜率也就不同．

Answer 1

分析 （1）在實驗中，認為m的重力等于滑塊所受的合力，所以m的質量應遠小于M的質量．
（2）圖中沒有拉力時就產生了加速度，說明平衡摩擦力時木板傾角過大．
（3）a-F圖象的斜率等于物體的質量，故斜率不同則物體的質量不同．

解答 解：（1）在“驗證牛頓第二定律”的實驗用控制變量法，本實驗在滿足小車質量遠大于鉤碼質量的條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，D答案不能滿足此條件．
本題選取不適合的，故選：D；  
（2）圖中沒有拉力時就產生了加速度，說明平衡摩擦力時木板傾角過大．
（3）由圖可知在拉力相同的情況下a_乙＞a_丙，
根據(jù)F=ma可得m=$\frac{F}{m}$，即a-F圖象的斜率等于物體的質量，且m_乙＜m_丙．
故兩實驗中小車及車中砝碼的總質量不同．
故答案為：（1）D；  
（2）平衡摩擦力時木板傾角過大；
（3）M不同或兩小車及車上的砝碼的總質量不同時，a-F圖象的斜率也就不同．

點評 （1）解決本題的關鍵理解實驗的原理，知道當m的質量遠小于M的質量，m的重力可以認為等于M所受的合力．
（2、3）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含義．只要掌握了實驗原理就能順利解決此類題目，就能舉一反三，所以要注意基本原理的學習．