Question

11．在探究牛顿第二定律实验中采用图1的装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图2所示．（g=10m/s² ）
（1）滑块和位移传感器发射部分的总质量m=0.5kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ=0.2．

（2）若在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M＞＞m的条件，结果得到的图象应是图3中的D

Answer 1

分析 （1）知道滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数．对滑块受力分析，根据牛顿第二定律求解．
（2）设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：F=Ma，对砂桶和砂有：mg-F=ma，由此解得：F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知当M＞＞时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力，据此根据该实验实验误差产生的原因即可正确解答．

解答 解：（1）根据F=ma得a=$\frac{F}{m}$，
所以滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数．
由图形b得加速度a和所受拉力F的关系图象斜率k=2，所以滑块和位移传感器发射部分的总质量m=0.5Kg 
由图形b得，在水平轨道上F=1N时，加速度a=0，
根据牛顿第二定律得F-μmg=0
解得μ=0.2
（2）随着$\frac{1}{M}$增大，小车质量在减小，因此小车质量不再满足远大于砂和小砂桶的质量，加速度不可能一直均匀增大，加速度的增大幅度将逐渐减小，最后趋近与定值g，故ABC错误，D正确．
故选D．
故答案为：（1）0.5，0.2；（2）D

点评 （1）通过作出两个量的图象，然后由图象去寻求未知量与已知量的关系，运用数学知识和物理量之间关系式结合起来求解．
（2）了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含义．