Question

20．在探究加速度与物体所受合外力、质量间的关系时，采用如图1所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示．

（1）M与m的关系满足m《M　时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
（2）一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定，探究加速度与质量的关系时，以下做法错误的是ABC
A．平衡摩擦力时，应将纸带拆除
B．每次改变小车的质量时，都需要调整轨道倾角以重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车还是先接通打点计时器电源，需要依照具体情况确定
D．小车运动的加速度需根据纸带信息计算得出，不能用a=$\frac{mg}{M}$计算得出
（3）在保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力过度以及没有注意M、m之间的关系，根据记录的数据该同学得到了一个a-F关系图象，图2中的哪个图是符合实验的实际情况的．A．

Answer 1

分析 当盘及盘中砝码的总质量远小于小车及砝码总质量时，可以认为小车受到的拉力等于盘及砝码的重力．平衡摩擦力时，不能挂盘，实验过程中，应保证绳和纸带与木板平行，小车的加速度应由纸带求出．在验证加速度与质量的关系时，在重物质量m远小于小车质量M时，可近似认为小车受到的拉力等于重物重力，当不能满足这个条件时，将会出现误差，图象将偏离直线．

解答 解：（1）验证牛顿第二定律的实验中，要保证m《M，才能保证绳子的拉力约等于m的重力；
（2）A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，但应挂上纸带，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动．故A错误．
B、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故B错误．
C、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．故C错误．
D、小车运动的加速度是利用打点计时器测量，如果用天平测出m以及小车质量M，直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出，这是在直接运用牛顿第二定律计算的，而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系．故D正确．
本题选错误的
故选：ABC
（3）平衡摩擦力过度时，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，当满足M?m时，可以认为小车受到的拉力（合力）F=mg，此时加速度a与小车质量M成反比，与$\frac{1}{M}$成正比，以$\frac{1}{M}$横轴，a为纵轴，则a-$\frac{1}{M}$图象应是过原点的直线，当小车质量M不远大于重物质量m时，小车受到的拉力明显小于重物重力，a-$\frac{1}{M}$图象向下弯曲，故A符合实验的实际情况．
故选：A
故答案为：（1）m《M；（2）ABC；（3）A

点评 1、该题考查了力学问题，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，会导致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力减小等现象，这些我们都要从学过的力学知识中解决．
2、探究加速度与质量关系时，应控制拉力不变而改变小车质量，实验时要注意小车质量应远大于重物质量．
3、要培养学生作图能力，以及根据图象得出结论的能力．