Question

4．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，小車及車載砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示．
（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砝碼的重力．
（2）在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是ACD
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
D．電子運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出M及m后直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出
（3）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定時(shí)，探究加速度與所受力的關(guān)系時(shí)，由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng)，兩位同學(xué)得到的a-F關(guān)系分別如圖2所示，其原因分別是平衡摩擦力過(guò)度與平衡摩擦力不足．

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(guò)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）探究加速度與拉力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車在無(wú)動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．小車的加速度應(yīng)根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出；平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過(guò)程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開小車；
（3）圖中沒(méi)有拉力時(shí)就產(chǎn)生了加速度，說(shuō)明平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大與不足．

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F=Ma=$\frac{M}{M+m}$mg，
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）A、在該實(shí)驗(yàn)中，我們認(rèn)為繩子的拉力就等于小車所受的合外力，故在平衡摩擦力時(shí)，細(xì)繩的另一端不能懸掛裝砂的小桶，故A錯(cuò)誤．
B、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無(wú)論是否改變小車的質(zhì)量，小車所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質(zhì)量時(shí)不需要重新平衡摩擦力，故B正確．；
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源然后再放開小車，故C錯(cuò)誤．
D、小車的加速度應(yīng)根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出，不能由牛頓第二定律求出，故D錯(cuò)誤．
本題選錯(cuò)誤的，故選：ACD．
（3）乙圖中沒(méi)有拉力時(shí)就產(chǎn)生了加速度，說(shuō)明平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大；
而甲圖有拉力時(shí)，也沒(méi)有加速度，則說(shuō)明平衡摩擦力時(shí)，木板的傾角過(guò)�。�
故答案為：（1）M?m；（2）ACD；（3）平衡摩擦力過(guò)度與平衡摩擦力不足．

點(diǎn)評(píng) 探究加速與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡摩擦力、應(yīng)根據(jù)紙帶求出小車的加速度，掌握實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是正確解題的關(guān)鍵．只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．