Question

5．在“探究加速度与合外力、质量的关系”实验中，某同学的实验装置如图所示
①他想用砝码桶内砝码的总重力表示滑块受到的合外力F，为了减小这种做法带来的实验误差，他采取了两方面的措施；
（i）用小木块将长木板无滑轮的一端适当垫高，这样做的目的是平衡摩擦力；
（ii）使砝码桶及桶内砝码的总质量远小于滑块和滑块上砝码的总质量（填“远大于”或“远小于”）
②在F一定的情况下，测得加速度a与滑块上砝码的总质量M的数据如表：

a/（m•s-2）	2.01	2.50	3.20	3.98
M/kg	2.00	1.60	1.25	1.00

（i）根据表中的数据在坐标纸上做出a-$\frac{1}{M}$的图线；
（ii）由a-$\frac{1}{M}$图线可知，当F一定时，a与M成反比关系（填“正比”或“反比”）

Answer 1

分析 （1）在实验中，为了减少这种做法而带来的实验误差，一要排除摩擦力的影响，二要砂桶的重力接近小车所受的合力．
（2）描点、连线作图，根据图象得出a与M的关系；

解答 解：①（i）用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，使得重力沿斜面方向的分力等于摩擦力，目的是平衡摩擦力．
（ii）对整体运用牛顿第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，则小车的合力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$，当砝码桶及桶内砝码的总质量远小于滑块和滑块上砝码的总质量，滑块和滑块上砝码所受的拉力等于砝码桶及桶内砝码的总的重力．
②当M=2.00kg，$\frac{1}{M}=0.5k{g}_{\;}^{-1}$；M=1.60kg，$\frac{1}{M}=0.625k{g}_{\;}^{-1}$；M=1.25kg，$\frac{1}{M}=0.8k{g}_{\;}^{-1}$；M=1kg，$\frac{1}{M}=1k{g}_{\;}^{-1}$
根据描点作图法画出图象，如图所示

由a-$\frac{1}{M}$图线可知，当F一定时，a与M成反比
故答案为：①（i）平衡摩擦力；（ii）远小于；②（i）图象如图所示；（ii）反比

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及实验中的注意事项，在本实验中，知道两个认为：1、认为小车所受的合力等于绳子的拉力；2、认为沙和沙桶的总重力等于小车所受的合力．