Question

如圖所示為某同學探究小車加速度與力的關系的實驗裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點，用不同重物通過細線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放．
（1）實驗中可近似認為細線對小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質量m與小車的質量M間應滿足的關系為

M遠遠大于m

．
（2）測得遮光條的寬度d、多組重物的質量m和對應遮光條通過光電門的時間△t，并算出相應小車經過光電門時的速度v，通過描點作出線性圖象，研究小車加速度與力的關系．處理數據時應作用

v²-m

（選填“v-m”或“v²-m”）圖象．
（3）某同學在（2）中作出的線性圖象不通過坐標原點，其原因是

木板傾角偏小

．

Answer 1

分析：（1）在運動的過程，實際上重物的重力不等于繩子的拉力，設繩子上拉力為F，對小車根據牛頓第二定律有：F=Ma；對砂桶和砂有：mg-F=ma；由此解得：F=

mgM

M+m

=

mg

1+ m M

，由此可知當M＞＞m時，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力；
（2）由題意可知，該實驗中保持小車質量M不變，因此有：v2=2as=

2mg

M

s，可知畫出v²-m圖象可以直觀的得出結論．
（3）由圖可知開始有外力時，而小車的加速度為零，說明操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．

解答：解：（1）設繩子上拉力為F，對小車根據牛頓第二定律有：F=Ma  ①
對砂桶和砂有：mg-F=ma   ②
由此解得：F=

mgM

M+m

=

mg

1+ m M

，由此可知當M＞＞m時，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力．
故答案為：M遠遠大于m．
（2）由題意可知，該實驗中保持小車質量M不變，因此有：v2=2as=

2mg

M

s，由題意可知，M、s不變，畫出v²-m圖象，若圖象為過原點的直線，則說明外力和加速度成正比，故畫出v²-m圖象可以直觀的得出結論．
故答案為：v²-m．
（3）由（2）可知，實驗時木板是水平的，沒有進行平衡摩擦力操作，開始當小車掛上重物時，加速度卻為零，線性圖象不通過坐標原點，故導致圖象不過原點的原因是木板傾角偏小．
故答案為：木板傾角偏小（或“平衡摩擦力不足”或“末完全平衡摩擦力”）．

點評：本實驗與教材中的實驗有所不同，但是根據所學物理知識，明確了實驗原理，即可正確解答．