Question

11．在探究加速度與力、質量的關系實驗中，采用如圖a所示的實驗裝置，把附有滑輪的長木板平放在水平的實驗桌上．小車及車中砝碼的質量用M表示，盤及盤中砝碼的質量用m表示，小車所受拉力用F表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打上的點計算出．

（1）甲同學將測得的數據填入表格中，請你根據表中數據在圖b中作出的a-F圖線，并由圖線分析甲同學在操作過程中存在的問題是：沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50
a/m•s-2	0.10	0.21	0.29	0.40

（2）乙、丙同學用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的a-F圖線如圖c所示，兩個同學做實驗時取值不同的物理量是小車及車上的砝碼的總質量不同．
（3）在處理數據時，總是把托盤和砝碼的重力當作小車所受合力．而實際上小車所受合力比托盤和砝碼的重力要小一些（選填“大”或“小”）．因此，為使實驗結論的可信度更高一些，應使托盤和砝碼的總質量盡可能小一些（選填“大”或“小”）．

Answer 1

分析 （1）由圖象可以看出：圖線不通過坐標原點，當F為某一值時，加速度為零，知平衡摩擦力不足．
（2）a-F圖象的斜率等于物體的質量的倒數，故斜率不同則物體的質量不同．
（3）要求在什么情況下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，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應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系得出只有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．

解答 解：（1）描點、連線，圖象如圖

圖線不通過坐標原點，F不為零時，加速度仍為零，知沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，改進方法是將木板右端適當墊高；
（2）a-F圖線的斜率表示質量的倒數，可知兩同學做實驗時小車及車上的砝碼的總質量不同；
（3）以整體為研究對象有mg=（m+M）a
解得a=$\frac{mg}{M+m}$
以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma=$\frac{M}{M+m}$mg＜mg，
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，所以應使托盤和砝碼的總質量盡可能小一些．
故答案為：（1）圖象如上圖，沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，（2）小車及車上的砝碼的總質量不同．（3）小、小

點評 處理實驗時一定要找出實驗原理，根據實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項．本實驗只有在滿足平衡摩擦力和小車質量遠大于托盤和砝碼的總質量的雙重條件下，才能用托盤和砝碼的重力代替小車所受的合力．