Question

2．在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中砝碼的總質(zhì)量用M表示，所掛鉤碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶上打出的點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出：

（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足m＜＜M時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于砝碼的重力．
（2）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時，由于平衡摩擦力時操作不當(dāng)，兩位同學(xué)得到的a-F關(guān)系分別如圖甲、乙所示（a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力）．其原因分別是：
甲圖：平衡摩擦力過度
乙圖：沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 （1）要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力；
（2）由甲圖象可以看出：圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)加速度為某一值時，F(xiàn)為零，知平衡摩擦力過度；
由乙圖象可以看出：圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)拉力為某一值時，a為零，知沒有平衡摩擦力或傾角過�。�

解答 解：（1）根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當(dāng)m＜＜M時，即當(dāng)鉤碼的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于鉤碼的總重力．
（2）甲圖：當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力過度；
乙圖：從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點(diǎn)，當(dāng)F≠0時，a=0．也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）m＜＜M；（2）平衡摩擦力過度；沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

點(diǎn)評 考查繩子對小車的拉力大小等于鉤碼的重力的條件，掌握實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)及處理數(shù)據(jù)的方法，理解圖象的斜率的含義，及截距的意義．