Question

3．某同学用如图1所示的实验装置做“探究加速度与合力的关系”的实验，方法如下：在水平轨道的B点固定一个光电门，A点有一个小车，小车上有一个宽度为d的遮光条，用重物通过细线拉小车，小车在A点由静止开始运动．

（1）若A、B之间的距离为L，遮光条通过光电门的时间为t，则小车的加速度a=$\frac{{d}^{2}}{2L{t}^{2}}$．
（2）本实验中，把重物的重力当作小车受到的合力，实验中缺少的一个重要步骤为平衡摩擦力．设重物的质量为m，小车的质量为M，则m远小于M（填“远大于”或“远小于”）．
（3）若甲、乙两个同学用同一装置做实验，为方便对比，两个同学画图时横、纵坐标的标度都是一样的，各自得到了a-F图象如图2所示，图象的斜率不同说明两位同学使用的器材中质量是不同的，且大小关系是m_甲＞m_乙．

Answer 1

分析 根据中时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即可求解B点的速度，再利用加速度公式a=$\frac{{v}^{2}}{2L}$，即可求解；
当平衡摩擦力，且小车的质量远大于重物的质量时，即有重物的重力等于小车的合力．

解答 解：（1）小车到达A点的瞬时速度v_B=$\frac{d}{t}$．
再由运动学公式，则有，${v}_{B}^{2}$=2aL，
解得：a=$\frac{{d}^{2}}{2L{t}^{2}}$；
（2）本实验中，把重物的重力当作小车受到的合力，首先平衡摩擦力，再有小车的质量必须远大于重物的质量．
（3）根据a=$\frac{F}{m}$ 知，图线的斜率为小车和车上砝码的质量的倒数，斜率不同，知小车的总质量不同．
由题目图可知，m_甲＞m_乙，
故答案为：（1）$\frac{{d}^{2}}{2L{t}^{2}}$；
（2）平衡摩擦力，远小于；
（3）质量，m_甲＞m_乙．

点评 掌握运动学公式，理解小车的合力与重物的重力大小相等的条件，同时本题要能分析图线斜率不同的原因，会根据牛顿第二定律得出斜率的物理意义，从而进行判断．