Question

在做“驗證牛頓第二定律”的實驗時：
（1）甲同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的小車加速度a和小車所受拉力F的圖象為下圖中的直線Ⅰ，乙同學(xué)畫出的圖象為圖中的直線Ⅱ．直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大．明顯超出了誤差范圍，下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋，其中可能正確的是

BC

．
（A） 實驗前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力
（B） 甲同學(xué)在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了
（C） 實驗前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力
（D） 乙同學(xué)在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了
（2）在研究小車的加速度a和小車的質(zhì)量M的關(guān)系時，由于始終沒有滿足M》m（m為砂桶及砂桶中砂的質(zhì)量）的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是如下圖中的圖

D

．

（3）在研究小車的加速度a和拉力F的關(guān)系時，由于始終沒有滿足M》m的關(guān)系，結(jié)果應(yīng)是下圖中的圖

D

．

Answer 1

分析：（1）甲圖象表明在小車的拉力為0時，合外力大于0，說明平衡摩擦力過度．
乙圖象說明在拉力大于0時，物體的加速度為0，說明繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
（2）設(shè)繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：F=Ma，對砂桶和砂有：mg-F=ma，由此解得：F=

mg

1+ m M

，由此可知當(dāng)M＞＞時，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，據(jù)此根據(jù)該實驗實驗誤差產(chǎn)生的原因即可正確解答．
（3）當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時，才能近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小，否則圖象將會發(fā)生彎曲．

解答：解：（1）甲圖象表明在小車的拉力為0時，小車的加速度大于0，說明合外力大于0，說明平衡摩擦力過渡，即把長木板的末端抬得過高了．故A錯誤B正確．
乙圖象說明在拉力大于0時，物體的加速度為0，說明合外力為0，即繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是沒有將長木板的末端抬高或抬高不夠．故C正確而D錯誤．
故選BC．
（2）隨著

1

M

增大，小車質(zhì)量在減小，因此小車質(zhì)量不再滿足遠(yuǎn)大于砂和小砂桶的質(zhì)量，加速度不可能一直均勻增大，加速度的增大幅度將逐漸減小，最后趨近與定值g，故ABC錯誤，D正確．
故選D．
（3）該實驗中當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量時，才能近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小，隨著F的增大，即隨著鉤碼質(zhì)量增大，逐漸的鉤碼質(zhì)量不再比小車質(zhì)量小的多，因此會出現(xiàn)較大誤差，圖象會產(chǎn)生偏折現(xiàn)象，故ABC錯誤，D正確．
故選D．
故答案為：（1）BC    （2）D     （3）D

點評：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含義．只要掌握了實驗原理就能順利解決此類題目，就能舉一反三，所以要注意基本原理的學(xué)習(xí)．