Question

4．為了“探究加速度與力、質量的關系”，現提供如圖甲所示實驗裝置，請按照探究思路，回答下列問題：
（1）某同學在平衡摩擦力時，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，他得到的a-F關系是下列的哪個圖線？圖中a是小車的加速度，F是細線作用于小車的拉力，答：B
（2）消除小車與水平木板之間摩擦力的影響后，可用砝碼盤和砝碼的總重力與小車所受的拉力大小相等，此時砝碼盤和砝碼質量m與小車總質量M之間應滿足的關系為M＞＞m；
（3）如圖乙為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz，根據紙帶可求小車打D點時的速度為1.6m/s（結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項．
（2）小車受到的拉力F不等于重物的重力，設重物的質量m，小車的質量M，拉力F=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，只有當m＜＜M時，F才近似等于mg．
（3）紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．

解答 解：（1）把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，會導致重力沿斜面向下的分力偏大，摩擦力偏小，而且重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，這樣在沒有繩子的拉力作用下，小車就會產生加速度．
故選：B．
（2）對系統，根據牛頓第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對小車分析，繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當M＞＞m時，可用鉤碼總重力代替小車所受的拉力．
（3）根據勻變速直線運動的推論得：
得：${v}_{D}=\frac{{x}_{CE}}{4T}=\frac{0.0665+0.0616}{4×0.02}=1.6m/s$
故答案為：（1）B；（2）M＞＞m；（3）1.6．

點評 實驗問題需要結合物理規律去解決．實驗中的第2題考查的是力學問題，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，會導致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力減小等現象，這些我們都要從學過的力學知識中解決．