Question

9．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打上的点计算出．

（1）当M与m的大小关系满足M＞＞m时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
（2）某组同学实验得出数据，画出a-F图象如图2所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是B
A．实验中没有平衡摩擦力
B．实验中平衡摩擦力过度
C．实验中绳子拉力方向没有跟木板平行
D．实验中小车质量发生变化．

Answer 1

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）图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大；

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为：$F=Ma=\frac{M}{m+M}mg$；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）根据牛顿第二定律F=Ma，a与M成反比，而反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系，故不能作a-M图象；但存在关系：$a=\frac{F}{M}$，故a与 $\frac{1}{M}$成正比，而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系，故应作$a-\frac{1}{M}$图象；
（3）图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大，故选B．
故答案为：（1）M＞＞m；（2）B．

点评 本题关键是掌握实验的原理和方法，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．