Question

【题目】在探究加速度与力、质量的关系实验中，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由打点计时器打上的点计算出。

（1）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中砝码的重力。

（2）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一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度。采用图象法处理数据。为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与 的图象。

（3）如图（a），甲同学根据测量数据做出的a–F图线，说明实验存在的问题是 。

（4）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哪一个物理量取值不同? 。

Answer 1

【答案】（1）M>>m （2） （3）没有平衡摩擦力或者平衡不够 （4）M

【解析】（1）以整体为研究对象有，解得，以M为研究对象有绳子的拉力，显然要有必有m+M=M，故有M>>m，即只有M>>m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力。

（2）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–F图象；但，故a与成正比，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，故应作a–图象。

（3）图b中图象与横轴的截距大于0，说明在拉力大于0时，加速度等于0，说明物体所受拉力之外的其他力的合力大于0，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。

（4）由图可知在拉力相同的情况下，根据F=ma可得，即a–F图象的斜率等于物体的质量，且。故两人的实验中小车及车中砝码的总质量M不同。