Question

某同學在實驗室用如圖甲所示的裝置進行“探究加速度與力、質量的關系”的實驗，小車及車中鉤碼的質量用M表示，沙桶及沙的質量用m表示．
（1）在實驗中平衡摩擦力時需將長木板的右端墊高，直到在沒有沙桶拖動下，小車拖動紙帶穿過計時器時能______．
（2）在______條件下，可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，在控制______不變的情況下，可以探究加速度與合力的關系．
（3）如圖丙所示為某同學根據所測量數據作出的a-F圖象，說明實驗存在的問題是______．

Answer 1

解：（1）平衡掉摩擦力后小車受到的合外力為零，故目的是讓小車做勻速直線運動．
（2）假設小車的加速度為a，拉力為F，
以整體為研究對象有mg=（m+M）a
解得a=
以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma=
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
在控制M不變時可以探究加速度與合力的關系．
（3）由圖象可知，當小車有拉力時，仍然沒有產生了加速度，故在操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠．故答案為：沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠．
故答案為：（1）勻速直線運動
（2）m＜＜M （沙和沙桶的總質量遠小于小車的質量）；M（小車的質量）
（3）沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠．
分析：（1）平衡掉摩擦力后小車受到的合外力為零，故目的是讓小車做勻速直線運動．
（2）實驗時我們認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，但實際不是，只有在M＞＞m的情況下近似認為拉力等于mg．實驗的方法是控制變量法．
（3）根據圖象分析截距的意義便可得到誤差產生的原因．
點評：只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數據的處理都與實驗原理有關，故要加強對實驗原理的學習和掌握．紙帶的處理在很多實驗中都有涉及，對于速度和加速度的求法一定要牢固掌握．