Question

9．為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，n為砂和砂桶的質(zhì)量，（滑輪質(zhì)量不計(jì)）

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作或保證的條件是BCD．
A．用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量
B．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力
C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)
D．改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶
E．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M
（2）以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫出的圖2a-F圖象是一條直線，圖線與橫軸的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為$\frac{2}{k}$．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量沙及沙桶的質(zhì)量，繩子的拉力由彈簧秤直接測(cè)量，不需要滿足沙及沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊．
（2）根據(jù)牛頓第二定律得出a與F的關(guān)系式，結(jié)合關(guān)系式得出正確的圖線．

解答 解：（1）A、物體M受到的力可由力計(jì)讀出，故砂和砂桶的質(zhì)量可以不用測(cè)出；故A錯(cuò)誤；
B、將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力是需要進(jìn)行的操作，因?yàn)檫@樣物體M受到的合力就不考慮摩擦力了；故B正確；
C、小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是需要操作的；故C正確；
D、改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶，是用來外力大小的，故也是需要進(jìn)行的操作；故D正確；
E、因?yàn)橥饬Φ拇笮】梢酝ㄟ^測(cè)力計(jì)讀出，故不需要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，故E錯(cuò)誤；
所以需要進(jìn)行的操作是BCD；
（2）因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，故$\frac{a}{F}$=k，故F=$\frac{a}{K}$，由牛頓第二定律F_合=ma得，小車的質(zhì)量為m=$\frac{{F}_{合}^{\;}}{a}$=$\frac{2F}{a}$=$\frac{2}{k}$
故答案為：（1）BCD （2）$\frac{2}{K}$

點(diǎn)評(píng) 本題實(shí)驗(yàn)源于課本實(shí)驗(yàn)，但是又不同于課本實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵要理解實(shí)驗(yàn)的原理，注意該實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量砂及沙桶的質(zhì)量，也不需要保證沙及沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊．