Question

【題目】在驗證牛頓第二定律的實驗中，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質量用M表示，盤及盤中砝碼的質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打上的點計算出．

(1)當M與m的大小關系滿足________時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力

(2)一同學在做加速度與質量的關系實驗時，保持盤及盤中砝碼的質量一定，改變小車及車中砝碼的質量，測出相應的加速度，采用圖象法處理數據．為了比較容易地確定出加速度a與質量M的關系，應該作a與________的圖象．

(3)如圖實(a)所示為甲同學根據測量數據作出的a－F圖線，說明實驗存在的問題是______________．

(4)乙、丙同學用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的a－F圖線如圖(b)所示，兩個同學做實驗時的哪一個物理量（_______________）取值不同？

(5)若圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（____）

A．小車與軌道之間存在摩擦

B．導軌保持了水平狀態

C．所掛鉤碼的總質量太大

D．所用小車的質量太大

Answer 1

【答案】（1）；（2）F；（3）沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠。（4）M；（5）C

【解析】

（1）以整體為對象： ，則小車的加速度為：

再以小車及車中的砝碼為研究對象，可以求出繩子的拉力，即：

當 可以近似認為

所以要認為繩子拉力等于砂和砂桶的重力，則必須滿足條件

（2）根據牛頓第二定律：，a與M成反比，兩者圖像是一條曲線，因而很難判定出a與M的關系，但存在關系：，即a與F成正比，兩者圖像是一條直線，因此很容易判定出兩者關系，故應作 圖像。

（3）(a)圖中拉力F到一定值后才產生加速度，故實驗存在的問題是沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠。

（4）由關系式易知，a-F圖像中，斜率代表，(b)圖中兩條直線斜率明顯不同，故兩位同學的實驗中M的取值不同。

（5）若，則，即圖像a-F是正比例函數，當m不在遠遠小于M時，關系式不在成立，此時圖像a-F會出現彎曲，故選C

綜上所述本題答案是：（1）；（2）F； （3）沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠。

（4）M； （5）C