Question

15．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学通过数据的处理作出了a-F图象，如图所示，则
①图中的直线不过原点的原因是过度平衡摩擦力，斜面倾角过大．
②图中的力F理论上是指B，而实验中却用A表示．（选填字母符号）
A．砂和砂桶的重力      B．绳对小车的拉力
③此图中直线发生弯曲，为了防止直线发生弯曲，在实验中，应使小车的质量要远大于（选填“远大于”、“远小于”或“等于）砂和砂桶的总质量．

Answer 1

分析 该实验是探究加速度与力、质量的三者关系，研究三者关系必须运用控制变量法．
探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．小车的加速度应根据打点计时器打出的纸带求出；平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，由图象可知，还没有挂重物时，小车已经产生了加速度，由此可知图象不过原点的原因．

解答 解：①图中当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是实验前木板右端垫得过高，即平衡摩擦力过度导致．
②图中的力F理论上指绳对小车的拉力，而实验中却用砂和砂桶的重力．
③设小车的加速度为a，绳子拉力为F，以砂和砂桶为研究对象得：
mg-F=ma
以小车为研究对象F=Ma
解得：a=$\frac{mg}{M+m}$故：F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$所以要使得绳子拉力等于砂和砂桶的重力大小，必有m＜＜M，
而不满足m＜＜M时，随m的增大物体的加速度a逐渐减小．
故图象弯曲的原因是：未满足砂和砂桶质量远小于小车的质量．
故答案为：
①过度平衡摩擦力，斜面倾角过大．
②B； A； 
③远大于．

点评 探究加速与力的关系实验时，要平衡摩擦力、应根据纸带求出小车的加速度，掌握实验的实验注意事项是正确解题的关键，要清楚每一项操作存在的理由．
要掌握应用图象法处理实验数据的方法．