Question

在验证牛顿第二定律的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M 表示，盘及盘中的砝码质量用m表示，小车的加速度可由小车后推动的纸带由打点计时器打上的点计算出。

(1)当M与m的大小关系满足____________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。

(2)某同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图像法处理数据。为了比较容易地确定出加速度a与质量M的关系，应该作a与_____的图像。

(3)若甲同学根据测量数据作出的a-F图线如图(a)所示，说明实验存在的问题是____________________；若甲同学根据测量数据作出的a-F图线如图(b)所示，说明实验存在的问题是________________________。

(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线如图(c)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？_________________________。

(5)本实验所采用的方法是____________________________。

Answer

M>>m 没有或完全平衡摩擦力 平衡摩擦力时倾角过大 小车及车上砝码的总质量 控制变量法

【解析】(1)以整体为研究对象有: ,则当M>>m时，此时可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力

(2)根据牛顿第二定律 ,a与M成反比,而反比例函数图象是曲线,而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系,故不能作图像;但存在关系: ,故a与成正比,而正比例函数图像是过坐标原点的一条直线,就比较容易判定自变量和因变量之间的关系,故应作 图像
(3)图（a）中当拉力达到一定数值时才产生了加速度,说明没有平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力，若出现的是（b）图，则表明还没有施加外力F时，已经有了加速度了，则说明在平衡摩擦力时倾角过大。

（4）由于，在a-F图像中，斜率表示了小车及车上砝码的总质量M倒数的大小，且斜率越大表示质量M越小，从图像上可以看出两个斜率不相同，即小车及车上砝码的总质量M是不一样的。