Question

9．在“探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系”時，采用如圖甲所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)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(shù)器打上的點計算出．
（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足m＜＜M時，才可以認(rèn)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(xué)在先保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下做法錯誤的是ACD．
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源
D．小車運動的加速度可用天平測出m以及小車的質(zhì)量M，直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出．
（3）在保持小車及車中砝碼的質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時，由于平衡摩擦力時操作不當(dāng)，兩位同學(xué)得到的a-F關(guān)系分別如圖乙、丙所示（a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力）．其原因分別是：
乙圖：平衡摩擦力時，長木板的傾角過大了；
丙圖：沒有平衡摩擦力或木板的傾角過�。�

Answer 1

分析 （1）根據(jù)牛頓第二定律，運用整體法和隔離法得出拉力的表達(dá)式，從而得出細(xì)線對小車的拉力與盤和砝碼的總重力大小相等的條件．
（2）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項逐項分析，得出正確的答案．
（3）由乙圖象可以看出：圖線不通過坐標(biāo)原點，當(dāng)加速度為某一值時，F(xiàn)為零，知平衡摩擦力過度．
由丙圖象可以看出：圖線不通過坐標(biāo)原點，當(dāng)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）根據(jù)牛頓第二定律得，整體的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對小車分析，拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，可知m＜＜M時，可以認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力與盤和砝碼的總重力大小相等．
（2）A、平衡摩擦力時，不能將盤及盤中的砝碼用細(xì)線通過定滑輪系在小車上，故A錯誤．
B、每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力，故B正確．
C．實驗時，先接通打點計時器的電源，后放開小車，故C錯誤．
D、實驗中，小車運動的加速度由紙帶得出，故D錯誤．
本題選錯誤的，故選：ACD
（3）乙圖：當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力過度；
丙圖：從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點，當(dāng)F≠0時，a=0．也就是說當(dāng)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(xué)實驗操作中沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）m＜＜M�。�2）ACD�。�3）平衡摩擦力時，長木板的傾角過大了；   沒有平衡摩擦力或木板的傾角過小

點評 本題考查繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力的條件，掌握實驗操作細(xì)節(jié)及處理數(shù)據(jù)的方法，理解圖象的斜率的含義，及截距的意義，從而分析實驗誤差原因．