在探究加速度与力.质量的关系实验中.采用如图1所示的实验装置.小车及车中砝码的质量用M表示.盘及盘中砝码的质量用m表示.小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出．(1)当M与m的大小关系满足m＜＜M时.才可认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝码的重力．.甲同学根据测量数据作出的a-F图线.说明实验存在的问题是没有平衡摩擦力� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

10．在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图1所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出．

（1）当M与m的大小关系满足m＜＜M时，才可认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝码的重力．
（2）如图2（a），甲同学根据测量数据作出的a-F图线，说明实验存在的问题是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（3）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线如图2（b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？质量不同．
（4）如图3，打点计时器在纸带上打出一系列点，从中确定五个记数点，每相邻两个记数点间的时间间隔是0.1s，用米尺测量出的数据如图所示．则小车在C点的速度V_C=1.9m/s，小车运动的平均加速度a=2.0m/s²．

分析（1）要求在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．
（2）图B中图象与横轴的截距大于0，说明在拉力大于0时，加速度等于0，即合外力等于0．
（3）a-F图象的斜率等于物体的质量，故斜率不同则物体的质量不同．
（4）作匀变速直线运动的物体在某一段时间内的平均速度等于该段时间内的中间时刻的速度；作匀变速直线运动的物体在连续相等的时间内通过的位移差等于恒量即△x=aT²．

解答解：（1）以整体为研究对象有mg=（m+M）a
解得a=$\frac{mg}{M+m}$，
以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=$\frac{M}{M+m}mg$，
显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．
（2）图2中a图象与横轴的截距大于0，说明在拉力大于0时，加速度等于0，说明物体所受拉力之外的其他力的合力大于0，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（3）由图可知在拉力相同的情况下a_乙＞a_丙，
根据F=ma可得m=$\frac{F}{a}$，即a-F图象的斜率等于物体的质量，且m_乙＜m_丙．故两人的实验中小车及车中砝码的总质量不同．
（4）C点的瞬时速度等于BD段的平均速度，则有：${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.54-0.16}{0.2}=1.9m/s$．
因为AB=16cm，BC=18cm，CD=20cm，DE=22cm，可知连续相等时间内的位移之差为2cm，根据△x=aT²得：a=$\frac{0.02}{0.01}=2.0m/{s}^{2}$
故答案为：（1）m＜＜M；（2）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
（3）质量不同；（4）1.9； 2.0

点评只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．

练习册系列答案

	A．	场强的方向一定沿水平方向		B．	场强的方向一定竖直向下
	C．	场强的方向一定竖直向上		D．	场强的大小一定为E=5×10³N/C

1．一个做匀加速直线运动的质点，初速度为0.5m/s，在第9秒内的位移比第8秒内的位移多2m，求：
（1）质点的加速度；
（2）质点在5s末的速度；
（3）质点在第9s内通过的位移．

18．关于发电机和电动机下列说法不正确的是（　　）

	A．	发电机和电动机的作用是相同的，都可以把其他形式的能转化成电能
	B．	发电机可以其他形式的能转化成电能，电动机可以把电能转化成机械能
	C．	发电机和电动机统称为电机
	D．	通过电机可使电能和其他形式的能源相互转化

5．一种叫做“蹦极跳”的运动中，质量为m的游戏者身系一根长为L、弹性优良的轻质柔软的橡皮绳，从高处由静止开始下落1.5L时达到最低点，若不计空气阻力，则在弹性绳从原长达最低点的过程中，以下说法正确的是（　　）