Question

1．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(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）以下措施正確的是BC
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上
B．平衡摩擦力時(shí)，小車后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過程中紙帶也要受到阻力
C．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，后接通電源
（2）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．
（3）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)．為了比較容易地檢查出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做a與$\frac{1}{M}$的圖象．
（4）如圖2-（a），甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線，說明實(shí)驗(yàn)存在的問題是平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大．
（5）乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫出了各自得到的a-F圖線，如圖2-（b）所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的小車質(zhì)量取值不同，其中丙（填“乙”或“丙”）取的值比較大．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力是讓小車所受的滑動(dòng)摩擦力等于小車所受重力沿斜面的分量，即mgsinθ=μmgcosθ，為了充分利用紙帶，應(yīng)先接通電源待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車；
（2）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；
（3）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；
（4）圖中沒有拉力時(shí)就產(chǎn)生了加速度，說明平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大；
（5）a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量，故斜率不同則物體的質(zhì)量不同．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力時(shí)研究對(duì)象是小車，是讓小車所受的滑動(dòng)摩擦力等于小車所受重力沿斜面的分量，故平衡摩擦力時(shí)，不能將重物用細(xì)線通過定滑輪系在小車上，故A錯(cuò)誤．
B、平衡摩擦力時(shí)研究對(duì)象是小車，是讓小車所受的滑動(dòng)摩擦力等于小車所受重力沿斜面的分量，故平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將紙帶連接在小車上并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以平衡由于紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦而產(chǎn)生的摩擦阻力，故B正確．
C、每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，小車的重力沿斜面向下的分量等于小車所受的滑動(dòng)摩擦力，即mgsinθ=μmgcosθ，故不需要重新平衡摩擦力，故C正確．
D、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車，這樣可以充分利用紙帶，故D錯(cuò)誤．
故選：BC．
（2）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=$\frac{M}{M+m}$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．
（3）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；
（4）圖中沒有拉力時(shí)就產(chǎn)生了加速度，說明平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大．
（5）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=$\frac{F}{a}$，即a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量，且m_乙＜m_丙．故兩人的實(shí)驗(yàn)中小車及車中砝碼的總質(zhì)量不同．
故答案為：（1）BC；（2）M＞＞m；（3）$\frac{1}{M}$；（4）平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大；（5）小車質(zhì)量；丙

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)原理和方法，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．