Question

2．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，小車所受拉力的大小近似等于吊盤和所加砝碼的總重量，其前提條件是吊盤和所加砝碼的總質(zhì)量m與小車和所加砝碼的總質(zhì)量M的關(guān)系滿足：M＞＞m．某同學(xué)在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，得到如圖所示的a-F圖象，導(dǎo)致這一結(jié)果的原因很可能是沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．為了能夠利用圖象較為直觀地揭示加速度與質(zhì)量的關(guān)系，在建立平面直角坐標(biāo)系時(shí)，以$\frac{1}{M}$為橫坐標(biāo)，a為縱坐標(biāo)較為適宜．

Answer 1

分析 為使繩子的拉力等于重物的重力，小車和所加砝碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小盤和鉤碼的質(zhì)量；
由圖象可以看出：圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)F為某一值時(shí)，加速度為零，知平衡摩擦力不足；
物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系圖線是曲線，不能確定它們的關(guān)系，而加速度a與質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線是直線．

解答 解：設(shè)小車和所加砝碼的質(zhì)量為M，小盤和鉤碼的質(zhì)量為m，
根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：mg-F_拉=ma
對(duì)M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當(dāng)M＞＞m時(shí)，即當(dāng)小盤和鉤碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車和所加砝碼的質(zhì)量，繩子的拉力近似等于重物的總重力．
在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，采用平衡摩擦力方法消除摩擦力的影響．某同學(xué)在探究加速度與力關(guān)系時(shí)，處理數(shù)據(jù)后作出a-F圖象如圖所示，其原因可能是沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
物體的加速度a與物體質(zhì)量M的關(guān)系圖線是曲線，不能確定它們的關(guān)系，而加速度a與質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線是直線，從而可知加速度a與質(zhì)量M成反比．
所以在探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，分別以a為縱坐標(biāo)、$\frac{1}{M}$ 為橫坐標(biāo)作圖象，這樣就能直觀地看出其關(guān)系．
故答案為：M＞＞m；沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足；$\frac{1}{M}$．

點(diǎn)評(píng) 掌握實(shí)驗(yàn)原理是正確解決實(shí)驗(yàn)題目的前提條件，實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力，平衡摩擦力不足或過(guò)平衡摩擦力都是錯(cuò)誤的．當(dāng)鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力．還還
還考查了同學(xué)們圖象分析的能力，一般從斜率、截距去分析圖象，難度不大，屬于基礎(chǔ)題．