Question

18．某同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置探究小車的加速度與力的關(guān)系．實驗中小車質(zhì)量為M，實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕質(zhì)定滑輪．
（1）實驗中托盤和砝碼的總質(zhì)量為m，m應(yīng)該滿足的條件是M＞＞m．
（2）實驗時需要平衡摩擦力，方法是將木板的一端適當(dāng)墊高，使小車恰好做勻速運動．①在此操作中，是否需要將穿過限位孔的紙帶與小車相連是（填“是”或“否”）
②是否需要小車在托盤和砝碼的拉動下恰好做勻速運動否（填“是”或“否”）．
③在繼續(xù)探究小車的加速度與小車質(zhì)量關(guān)系時，是否需要重新平衡摩擦力否（填“是”或“否”）

Answer 1

分析 （1）只有當(dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于托盤和砝碼的總質(zhì)量時，才能用托盤和砝碼的重力代替小車受到的合力．
（2）探究加速度與拉力的關(guān)系實驗時，要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．

解答 解：（1）假設(shè)小車的加速度為a，拉力為F
對托盤和砝碼：mg-F=ma；對小車：F=Ma；
聯(lián)立得：F=$\frac{Mmg}{M+m}$，故只有在M＞＞m的情況下近似認(rèn)為拉力等于mg．
（2）平衡摩擦力時也要平衡紙帶和限位孔之間的摩擦力，所以應(yīng)該連上紙帶，
砝碼和砝碼盤的重力等于小車受到的拉力，因此在平衡小車受到的摩擦力時，不能將盤和盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上，
平衡摩擦力，假設(shè)木板傾角為θ，則有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力．
故答案為：（1）M＞＞m；（2）是；否；否

點評 掌握實驗原理是正確解決實驗題目的前提條件，實驗時要平衡摩擦力，平衡摩擦力不足或過平衡摩擦力都是錯誤的．當(dāng)砝碼和砝碼盤質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于砝碼和砝碼盤的重力．