Question

16．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，采用如圖1所示的實驗裝置，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的紙帶由打點計時器打上的點計算出．
①實驗中，需要將軌道適當(dāng)傾斜，這樣做的目的是平衡摩擦力；
②當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足m＜＜M時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力等于盤中砝碼的重力．
③如圖2所示為某同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的a-F圖線，說明實驗存在的問題是平衡摩擦力時木板傾角過大．

Answer 1

分析 （1）實驗時，我們認(rèn)為繩子的拉力是小車受到的合外力，為達(dá)到這個目的，我們要先平衡摩擦力；
（2）要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對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)先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對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時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力；
（3）圖中沒有拉力時就產(chǎn)生了加速度，說明平衡摩擦力時木板傾角過大．

解答 解：①實驗時，我們認(rèn)為繩子的拉力是小車受到的合外力，為達(dá)到這個目的，我們要先要將軌道適當(dāng)傾斜，目的是平衡摩擦力；
②根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{m+M}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當(dāng)m＜＜M時，即當(dāng)盤及盤中砝碼的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于盤及盤中砝碼的總重力．
③圖中沒有拉力時就產(chǎn)生了加速度，說明平衡摩擦力時木板傾角過大．
故答案為：①平衡摩擦力；②m＜＜M；③平衡摩擦力時木板傾角過大

點評 本題關(guān)鍵掌握實驗原理和方法，就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握．