题目内容
【题目】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,采用如图所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出.
(1)以下实验操作正确的是(______)
A.平衡摩擦力时,应将装有砝码的小盘用细绳通过定滑轮系在小车上
B.平衡摩擦力时,小车后面的纸带必须连好,因为运动过程中纸带也要受到阻力
C.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力
D.实验时,先放开小车,后接通电源
(2)当M与m的大小关系满足________时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘与盘中砝码的重力.
(3)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量m一定,改变小车及车中砝码的质量M,测出相应的加速度a并记录每次实验的数据,若采用图象法处理数据,应该做______的图象.
(4)如图(a)为甲同学根据测量数据做出的a-F图线,此实验存在的问题是_______________.
(5)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图线,如图(b)所示,两个同学做实验时的________取值不同,其中________(填“乙”或“丙”)取的值比较大。
【答案】BC M远大于m 平衡摩擦力过大 质量(M) 丙
【解析】
(1)平衡摩擦力时,应不挂砝码盘,只让小车拖着纸带在木板做做匀速运动,选项A错误; 平衡摩擦力时,小车后面的纸带必须连好,因为运动过程中纸带也要受到阻力,选项B正确;每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力,选项C正确;实验时,先接通电源,后放开小车,选项D错误;故选BC.
(2)以整体为研究对象有:mg=(m+M)a,解得:,以M为研究对象有绳子的拉力为:F=Ma=mg.显然要有F=mg必有m+M≈M,故有当M与m的大小关系满足M>>m时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘与盘中砝码的重力;
(3)根据牛顿第二定律F=Ma,a与M成反比,而反比例函数图象是曲线,而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系,故不能作a-M图象;但存在关系:a=F/M,故a与1/M成正比,而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线,就比较容易判定自变量和因变量之间的关系.
(4)a图中没有拉力时,却有加速度,说明平衡摩擦力过度.
(5)根据F=ma可得a=F/m,即a-F图象的斜率倒数等于物体的质量,由b图可知,两人的实验中小车及车中砝码的总质量M不同,且m乙<m丙.