Question

19．用如圖1所示的裝置來探究物體的加速度與力、質量的關系．實驗時，小盤和砝碼牽引小車，使小車做初速為零的勻加速運動．
（1）在探究加速度與質量關系時，分別以a為縱坐標、$\frac{1}{M}$（選填“M”或“$\frac{1}{M}$”）為橫坐標作圖象，這樣就能直觀地看出其關系．
（2）該實驗中，為了繩的拉力當作小車受的合外力，就必須平衡小車受到的摩擦力，正確的操作方法是將木板不帶滑輪的一端墊高，輕推小車，小車做勻速直線運動；
（3）某位同學通過測量，把小盤和砝碼的重量當作小車的合外力F，作出a-F圖線．如圖2中的實線所示．試分析：圖線不通過坐標原點O的原因是平衡摩擦力時，斜面傾角過大；曲線上部彎曲的原因是隨著F的增大，即砂和砂桶質量的增大，不在滿足小盤和砝碼的質量遠遠小于小車的質量．

Answer 1

分析 （1）物體的加速度a與物體質量m的關系圖線是曲線，不能確定它們的關系，而加速度a與質量倒數的關系圖線是直線；
（2）該實驗中是通過把木板一端抬高，讓小車的重力沿斜面的分力與摩擦力平衡的方法進行的；
（3）根據牛頓第二定律結合圖象特點即可正確解答．

解答 解：（1）物體的加速度a與物體質量m的關系圖線是曲線，不能確定它們的關系，而加速度a與質量倒數的關系圖線是直線，從而可知加速度a與質量m成反比．
所以在探究加速度與質量關系時，分別以a為縱坐標、$\frac{1}{M}$為橫坐標作圖象，這樣就能直觀地看出其關系．
（2）在該實驗中，平衡摩擦力的思路是：抬高木板一端，讓小車的重力沿斜面分力與摩擦力平衡，當觀察到小車勻速運動時，說明摩擦力已經被平衡，故具體操作是：先不掛砂和砂桶，調節長木板的傾角，輕推小車讓其下滑，直至小車能勻速下滑即可．
故答案為：不掛砂和砂桶，與兩個光電門相連的計時器讀數相等為止．
（3）根據丙圖可知，當沒有掛砂和砂桶時，小車產生了加速度，因此說明平衡摩擦力時木板傾角太大；隨著F的增大，即砂和砂桶質量的增大，不在滿足小盤和砝碼的質量遠遠小于小車的質量，因此曲線上部出現彎曲現象．
故答案為：
（1）a；$\frac{1}{M}$；
（2）將木板不帶滑輪的一端墊高，輕推小車，小車做勻速直線運動；     
（3）平衡摩擦力時，斜面傾角過大；隨著F的增大，即砂和砂桶質量的增大，不在滿足小盤和砝碼的質量遠遠小于小車的質量．

點評 在探究探究加速度與力、質量關系實驗中，要注意控制變量法的應用，要知道只有在小盤和砝碼的質量遠小于小車的質量時，才可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．