Question

某同学利用图甲所示实验装置获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图乙所示。实验中小车的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻质光滑定滑轮，小车的加速度可通过打点计时器打出的纸带得到。请回答下列问题：

（1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成___________(填“线性”或“非线性”)关系。

（2）由图乙可知，a-m图线不经过原点的原因是_____________________。

（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是                                         ，钩码的质量应满足的条件是_____________________。

Answer

（1）非线性（2）轨道倾角过大（3）减小轨道倾角，平衡摩擦力 钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量

【解析】

试题分析：（1）从图乙中可知，a-m是一条曲线，即小车的加速度与钩码的质量成非线性关系

（2）从图中可知当外力为零时，加速度不为零，即小车靠着重力沿斜面向下的分力下滑，所以原因为轨道倾角过大

（3）若利用本实验来验证“小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是：

①调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，即使得绳子上拉力等于小车的合力．

②设小车的质量为M，砝码盘总质量为m，将两者看做一个整体，对整体有，对小车有，联立可得，只有当时，，知钩码的质量远小于小车的质量时，绳子的拉力等于钩码的重力，所以钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量

考点：验证牛顿第二定律实验

【名师点睛】该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究．当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板的右端适当垫高，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力