Question

16．在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出a一F图象，如图（a）（b）（c）中的A、B线所示；试分析：

（1）A线不通过坐标原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
（2）B线不通过坐标原点的原因是平衡摩擦力过度；
（3）C图线发生弯曲的原因是未满足砂和砂桶的质量远小于车的质量．．

Answer 1

分析 实验中用砂和砂桶的重力代替小车的合力，故要通过将长木板右端垫高来平衡摩擦力和使小车质量远大于砂和砂桶质量来减小实验的误差．

解答 解：（1）开始当小车挂上重物时，加速度却为零，线性图象不通过坐标原点，故导致图象不过原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
（2）图纵轴的截距大于0，说明在无拉力的情况下物体的加速度大于0，即平衡摩擦力过度．
（3）设小车的质量为M，砂和砂桶的质量为m，根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F_拉=ma
对M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，当m＜＜M时，即当砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力．
从图象上可以看出：F从0开始增加，砂和砂桶的质量远小于车的质量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面砂和砂桶的质量就没有远小于车的质量，由加速度表达式知a逐渐减小，所以图象向下弯曲．所以原因是未满足砂和砂桶的质量远小于车的质量．
故答案为：（1）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，（2）平衡摩擦力过度，（3）未满足砂和砂桶的质量远小于车的质量．

点评 在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于勾码质量的双重条件下，才能用勾码重力代替小车所受的合力．