Question

【題目】在“驗證牛頓運動定律”的實驗中，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，所掛鉤碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算出．

（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足__________時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于所掛鉤碼的重力．

（2）一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時，保持所掛鉤碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地檢測出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做a與_________的圖象．

（3）如圖乙，該同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線，圖象沒過坐標(biāo)原點的原因_______．

（4）如圖乙，該同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線，圖象變彎曲的原因_________．

Answer 1

【答案】 M>>m 沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足 不滿足M>>m

【解析】試題分析：要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于鉤碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)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(guān)系得出只有m＜＜M時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于鉤碼的重力．反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系；正比例函數(shù)圖象是過坐標(biāo)原點的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系．圖象表明當(dāng)F≠0時，a=0．也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車的加速度還為0，是沒有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不足引起的．
當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的總質(zhì)量時，才能近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力大小等于鉤碼的總重力大小，否則圖象將會發(fā)生彎曲．

（1）以整體為研究對象有，解得，以M為研究對象有繩子的拉力，顯然要有F=mg必有m+M=M，故有，即只有時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．

（2）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系，故不能作a-M圖象；但，故a與成正比，而正比例函數(shù)圖象是過坐標(biāo)原點的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系，故應(yīng)作a-圖象；

（3）小車質(zhì)量M一定時，其加速度a與合力F成正比，圖象應(yīng)該為一條經(jīng)過坐標(biāo)原點的直線；由于實驗中用勾碼的重力代替小車的合力，故不可避免的會出現(xiàn)系統(tǒng)誤差，乙圖中，由于小車受到摩擦阻力，其合力小于繩子的拉力，所以不經(jīng)過坐標(biāo)原點；

（4）鉤碼加速下降，處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，要使勾碼重力接進(jìn)小車所受的拉力，只有讓小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于勾碼質(zhì)量，否則，會出現(xiàn)乙圖中的彎曲情況；