Question

10．如圖所示的實驗裝置可以探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系．小車上固定一個盒子，盒子內(nèi)盛有沙子．沙桶的總質(zhì)量（包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量）記為m，小車的總質(zhì)量（包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量）記為M．驗證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比時是這樣操作的：從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計算得出．多次改變合外力F的大小，每次都會得到一個相應(yīng)的加速度．以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出a-F圖象，圖象是一條過原點的直線．
（1）在本次實驗中，是否需要平衡摩擦力？是（填“是”或“否”）．
（2）在本次實驗中，如果沙桶的總重力mg與Mg相比非常接近時，獲得的實驗數(shù)據(jù)是否會和理論預(yù)期產(chǎn)生較大差異？
答：不會（填“會”或“不會”）

Answer 1

分析 該實驗研究的對象為系統(tǒng)，保持系統(tǒng)質(zhì)量不變，沙桶的重力等于系統(tǒng)所受的合力，改變重力即可改變系統(tǒng)所受的合力，從而可探究加速度與合力的關(guān)系．
保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變，即保持系統(tǒng)所受的合力不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，即改變系統(tǒng)的質(zhì)量，所以研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，該質(zhì)量應(yīng)為系統(tǒng)的質(zhì)量．

解答 解：（1）該實驗研究的對象為系統(tǒng)，保持系統(tǒng)質(zhì)量不變，沙桶的重力等于系統(tǒng)所受的合力，改變重力即可改變系統(tǒng)所受的合力，從而可探究加速度與合力的關(guān)系．
所以在本次實驗中，需要平衡摩擦力．
（2）將車內(nèi)的沙子轉(zhuǎn)移到桶中，就保證了M+m不變，即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，
研究對象是整個系統(tǒng)，加速度為：a=$\frac{mg}{m+M}$，
系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛沙桶的重力mg，不必滿足M?m這樣的條件．
所以如果沙桶的總重力mg與Mg相比非常接近時，獲得的實驗數(shù)據(jù)不會和理論預(yù)期產(chǎn)生較大差異．
故答案為：（1）是；（2）不會

點評 解決本題的關(guān)鍵知道該實驗研究的對象是系統(tǒng)，保證系統(tǒng)質(zhì)量不變，改變合力，可探究加速度和合力的關(guān)系．保持合力不變，改變系統(tǒng)質(zhì)量，可探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．