Question

【題目】如圖（a）為“用DIS研究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。某同學(xué)用此裝置驗(yàn)證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比的關(guān)系。

（1）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量，得到a-F關(guān)系圖線，如圖（b）此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（______）

A.小車(chē)與軌道之間存在摩擦 B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)

C.所用小車(chē)的質(zhì)量太大 D.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大

（2）該同學(xué)分析誤差后，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)：把鉤碼換成沙桶，小車(chē)內(nèi)也裝載部分沙子，車(chē)的總質(zhì)量M（包括車(chē)、車(chē)上傳感器及車(chē)內(nèi)沙子質(zhì)量），如圖（c）從車(chē)上取出一些沙子，裝入沙桶中，稱(chēng)量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，多次重復(fù)測(cè)量，得到a-F關(guān)系圖線。圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。

①改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后的a-F關(guān)系圖線斜率的物理意義是：________。

②改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，a-F關(guān)系圖線不再發(fā)生偏離直線現(xiàn)象，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由_____。

Answer 1

【答案】D 研究對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)，沙桶總質(zhì)量m（包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量）和車(chē)總質(zhì)量M（包括車(chē)車(chē)上傳感器及車(chē)內(nèi)沙子質(zhì)量）不變，系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛沙桶的重力mg，不必滿(mǎn)足M>>m這樣的條件。

【解析】

[1]圖線OA段基本是一條直線，而AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是鉤碼總質(zhì)量過(guò)大，大于小車(chē)的總質(zhì)量，選項(xiàng)D正確。

[2]將車(chē)內(nèi)的沙子轉(zhuǎn)移到桶中，就保證了M+m不變，即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，研究對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)，

可見(jiàn)a-F圖象斜率的物理意義是，即系統(tǒng)的總質(zhì)量倒數(shù)（小車(chē)、盒子及盒內(nèi)沙子、懸掛的桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量之和倒數(shù)）。

[3]因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)，沙桶總質(zhì)量m（包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量）和車(chē)總質(zhì)量M（包括車(chē)、車(chē)上傳感器及車(chē)內(nèi)沙子質(zhì)量）不變，系統(tǒng)受到的合外力就等于mg，所以不需要滿(mǎn)足滿(mǎn)足懸掛的沙桶總質(zhì)量一定要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)（包括盛沙的盒及盒內(nèi)的砂）的總質(zhì)量，也就不會(huì)出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。