Question

如图(a)是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。重力加速度取g。

 

(1)为了平衡小车受到的阻力，应适当抬高木板的________端(填“左”或“右”)。

(2)细砂和小桶的总质量为m，小车的质量为M，实验要求m________M(填“远大于”或“远小于”)。该实验的原理是在平衡小车受到的阻力后，认为小车受到的合外力是________，其值与真实值相比________(填“偏大”或“偏小”)，小车受到合外力的真实值为________。

(3)保持细砂和砂桶的质量不变，改变小车的质量M，分别得到小车的加速度a与其对应的质量M，处理数据的恰当方法是作________(填“a－M”或“a－”)图象。

(4)保持小车的质量不变，改变细砂的质量，甲、乙、丙三位同学根据实验数据分别作出了小车的加速度a随合外力F变化的图线如图(c)、(d)，(e)所示。

图(c)中的图线上部出现了弯曲，偏离了原来的直线，其主要原因是___________________________。
图(d)中的图线不通过原点，其主要原因是______________________________。
图(e)中的图线不通过原点，其主要原因是________________________。

Answer

(1)右 (2)远小于 mg 偏大 mg (3)a－ (4)没有满足实验条件m≪M 木板的倾角过小 木板的倾角过大

【解析】（1）将不带滑轮的木板右端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，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，这就是平衡摩擦力．
（2）根据牛顿第二定律得：对m：mg-F拉=ma；对M：F拉=Ma；解得：

当m＜＜M时，即当细砂和小桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于细砂和小桶的总重力．该实验的原理是，在平衡小车受到的阻力后，认为小车受到的合外力是mg，其值与真实值相比偏大，小车受到合外力的真实值为．
（3）保持细砂和砂桶的质量不变，改变小车的质量M，分别得到小车的加速度a与其对应的质量M，处理数据的恰当方法是作a-
（４）从图(c)中的图线上可以看出：F从0开始增加，砂和砂桶的质量远小于车的质量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面砂和砂桶的质量就没有远小于车的质量呢，那么绳子的拉力与砂和砂桶的总重力就相大呢．所以偏离了原来的直线，其主要原因是砂和砂桶的质量没有远小于车的质量．
从图(d)中的图线不通过原点，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力还没有完全平衡掉．则图（d）中的图线不通过原点主要原因是木板的倾角过小．
图（e）中的图线不通过原点，说明没加拉力时小车就已经加速运动了，其主要原因是木板的倾角过大；

点睛：实验问题需要结合物理规律去解决．实验考查的是力学问题，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，会导致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力减小等现象，这些我们都要从学过的力学知识中解决．