Question

14．在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系時，采用如圖a所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質量用M表示，盤及盤中的砝碼質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計數器打上的點計算出：

①當M與m的大小關系滿足m＜＜M時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
②一組同學在先保持盤及盤中的砝碼質量一定，探究做加速度與質量的關系，以下做法錯誤的是ACD．
A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源
D．小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質量M，直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出．
③在保持小車及車中的砝碼質量質量M一定，探究加速度與所受合外力的關系時，由于平衡摩擦力時操作不當，二位同學得到的a-F關系分別如圖中b、c所示（a是小車的加速度，F是細線作用于小車的拉力）．其原因分別是：
b圖：平衡摩擦力過度
c圖：沒有平衡摩擦力或者沒有完全平衡摩擦力．

Answer 1

分析 ①當盤及盤中砝碼的總質量遠小于小車及砝碼總質量時，可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．
②平衡摩擦力時，不能掛盤；實驗過程中，應保證繩和紙帶與木板平行；小車的加速度應由紙帶求出．
③由b圖象可以看出：圖線不通過坐標原點，當加速度為某一值時，F為零，知平衡摩擦力過度．
由c圖象可以看出：圖線不通過坐標原點，當拉力為某一值時，a為零，知沒有平衡摩擦力或傾角過小．

解答 解：①當盤及盤中砝碼的總質量m遠小于小車及砝碼總質量M時，可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．
②A、平衡摩擦力時，不應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上，故A錯誤；
B、在實驗前平衡一次摩擦力即可，每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力，故B正確；
C、實驗時，先接通打點計時器電源，后放開小車，故C錯誤；
D、小車的加速度應該根據打點計時器打出的紙帶應用勻變速運動規律求出，加速度不能直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出，故D錯誤；
故選：ACD．
③b圖：當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力過度；
c圖：從上圖中發現直線沒過原點，當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該組同學實驗操作中沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：①m＜＜M；②ACD； ③平衡摩擦力過度，沒有平衡摩擦力或者沒有完全平衡摩擦力

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗數據處理等問題，難度不大，是一道基礎題．理解圖象的斜率的含義，及截距的意義．