Question

3．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中．

（1）某组同学用如图1所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系．请完成下列各步骤：
A．首先要平衡摩擦力，目的是使小车受到合力就是细绳对小车的拉力．
B．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
C．在实验中，在满足塑料桶和砝码的总质量远小于小车质量关系的前提下，塑料桶和砝码总重力才近似等于小车受到的合外力
D．实验中应先打开打点计时器的电源，然后再释放小车
F．改变砝码的个数，多次测量
（2）某组同学实验得出数据，画出a-F图象如右图2所示，那么该组同学实验中出现的问题是平衡摩擦力过度．
（3）某同学想通过该装置探究塑料桶和砝码的总质量及小车组成的系统能量转化关系，已知塑料桶和砝码的总质量为m，小车的质量为M．实验中，他通过对纸带的分析和测量得出：当塑料桶及砝码下降高度为h时，小车的瞬时速度为v，则该同学要验证的关系式为mgh=$\frac{1}{2}$（M+m）v²．（忽略小车重力势能的变化）

Answer 1

分析 （1）实验前要平衡摩擦力；当小车质量远大于塑料桶和砝码的总质量时可以近似认为小车所受的合力等于塑料桶和砝码的总质量；
（2）平衡摩擦力过度时小车受的合力大于绳子的拉力，当拉力为零时小车产生加速度，分析图示图象然后答题；
（3）如果系统机械能守恒，则系统减少的重力势能等于系统增加的动能，根据题意分析答题．

解答 解：（1）A、首先要平衡摩擦力，目的是使小车受到合力就是细绳对小车的拉力．
C、当塑料桶和砝码的总质量远小于小车质量时可以近似认为：塑料桶和砝码总重力才近似等于小车受到的合外力；
（2）由图2所示a-F图象可知，当拉力为零时小车已经产生加速度，说明小车受到的合外力大于拉力，这是由于木板倾角过大，平衡摩擦力过度造成的；
（3）整个过程中系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量，需要验证的关系式为：mgh=$\frac{1}{2}$（M+m）v²；
故答案为：（1）A、平衡摩擦力；C、远小于；（2）平衡摩擦力过度；（3）mgh=$\frac{1}{2}$（M+m）v²．

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据分析等问题，本题是一道基础题，掌握基础知识即可解题，平时要注意基础知识的学习与掌握；探究加速度与力、质量关系实验时要应用控制变量法，实验前要平衡摩擦力．