Question

16．在探究“加速度与力的关系”实验中．某同学设计了一种新的方法，他按如图所示安装好实验装置，在不悬挂钩码时，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，使小车恰能牵引力纸带沿长木板向左做匀速运动，然后悬挂一定数量的钩码（其总质量为m），接通电源，释放小车，打出一条理想纸带，并在纸带上标出钩码所受的重力F，以后每次实验，并计算出每条纸带对应的加速度，回答下列问题：

（1）该同学以每次实验中钩码所受的重力F为横坐标，小车对应的加速度大小a为纵坐标，在坐标纸上作出a-F关系图线．图2图线中，你认为最合理的是D．
（2）若该同学所作出a-F关系图线，直线部分斜率为k，则小车质量M=$\frac{1}{k}-m$．

Answer 1

分析 根据牛顿第二定律求出加速度的表达式，分析a与F的关系，从而选择图象，并根据图象斜率的含义求出小车质量M．

解答 解：（1）根据牛顿第二定律可知：
F=（m+M）a，
解得：a=$\frac{F}{M+m}$
则加速度与F成正比，图象是通过原点的倾斜的直线，故D正确．
故选：D
（2）由图象可知：
a-F图象的斜率k=$\frac{1}{M+m}$
则可解得：M=$\frac{1}{k}-m$
故答案为：（1）D；（2）$\frac{1}{k}-m$

点评 对于实验题要掌握其原理，知道课本上的实验为什么要求重物的质量远远小于小车的质量，能根据牛顿第二定律求出加速度与F的关系，知道a-F图象斜率的含义，题目比较新颖，难度适中．