Question

在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，采用如圖a所示的實驗裝置，把附有滑輪的長木板平放在水平的實驗桌上．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，小車所受拉力用F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）如圖b為甲同學根據測量數據作出的a-

1

M

圖線，圖線不過原點的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過

 

（填“大”或“小”）；圖線的AB段明顯偏離直線的原因是

 

．（填選項前字母）
A．所掛鉤碼的總質量過小              B．小車與軌道之間存在摩擦
C．所用小車的總質量越來越大          D．所用小車的總質量越來越小
（2）乙、丙同學用同樣器材做實驗，所用小車總質量分別為M_乙和M_丙，畫出了各自得到的a-F圖線如圖c所示，由圖線可知M_乙

 

M_丙（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）在處理數據時，總是把托盤和砝碼的重力當作小車所受牽引力．而實際上小車所受牽引力比托盤和砝碼的總重力要

 

一些（選填“大”或“小”）．因此，為使實驗結論的可信度更高一些，應使托盤和砝碼的總質量盡可能

 

一些（選填“大”或“小”）．

Answer 1

分析：1、在“探究加速度a與物體所受合力F及質量m關系”的實驗中，通過控制變量法，先控制m一定，驗證a與F成正比，再控制F一定，驗證a與m成反比；實驗中用砂和砂桶的重力代替小車的合力，故要通過將長木板右端墊高來平衡摩擦力和使小車質量遠大于砂和砂桶質量來減小實驗的誤差．
2、a-F圖象的斜率等于物體的質量的倒數，故斜率不同則物體的質量不同．
3、要求在什么情況下才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關系得出只有m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．

解答：解：（1）開始當小車掛上重物時，加速度卻為零，隨著小車質量的減小才有加速度，即最大靜摩擦力減小后才有加速度，所以導致圖象不過原點的原因是木板傾角偏小．即說明操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
此圖線的AB段明顯偏離直線向下彎曲，說明隨小車質量減小，不再滿足a隨

1

M

的增加線性增大，造成此誤差的主要原因是，所用小車的總質量越來越小，不能滿足小車的質量大于大于鉤碼的質量．故選：D．
（2）a-F圖線的斜率表示質量的倒數，可知兩同學做實驗時選擇物體的質量不同，乙圖線的斜率大于丙圖線的斜率，則丙的質量大于乙的質量．
（3）以整體為研究對象有mg=（m+M）a
解得a=

mg

m+M

，
以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma=

M

M+m

mg＜mg，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
故答案為：（1）小；D；（2）＜；（3）小；小．

點評：處理實驗時一定要找出實驗原理，根據實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項．本實驗只有在滿足平衡摩擦力和小車質量遠大于托盤和砝碼的總質量的雙重條件下，才能用托盤和砝碼的重力代替小車所受的合力．