在研究“物体加速度与力的关系”的实验中,某学习小组使用的实验装置如图1所示:

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  • 解题思路:题(1)根据运动学公式的位移时间关系即可求解;题(2)根据实验原理可知,在平衡摩擦力的前提下,小车受到的拉力才等于合力,根据牛顿第二定律求出加速度a的表达式,然后通过讨论图象斜率与砂桶质量m的关系即可求解;题(3)对求出的加速度a与F的表达式,然后讨论a-F图象的斜率变化趋势即可.

    (1):根据x=

    1/2

    at2 ]可求出:a=[2x

    t2 ;

    (2):要使小车受到的拉力为合力,实验前首先应平衡摩擦力,所以明显的疏漏是没有倾斜轨道,即没有平衡摩擦力;

    分别对小车与砂桶受力分析,可求出加速度的表达式应为:a=

    mg/M+m]=[1/M+m•mg,

    当满足M>>m的前提下,a=

    1

    MF,a-F图象的斜率为定值,图象是倾斜直线,当m逐渐增大时,斜率k=

    1

    M+m]应逐渐减小,所以C正确ABD错误;

    (3):由上题得到的表达式a=[mg

    M+m可变形为a=

    g

    1+

    M/m],可见当m→∞时,a→g,即加速度的趋向值为g;

    故答案为:(1)

    2x

    t2 ;(2)C;(3)g

    点评:

    本题考点: 探究加速度与物体质量、物体受力的关系.

    考点点评: 应明确“探究物体加速度与力关系”实验的原理是:①在平衡摩擦力的前提下,小车受到的拉力才等于合力;②在满足砂桶质量m远小于小车质量M的前提下,绳子拉力才等于砂桶的重力mg;③讨论a-F图象变化趋势时,应通过写出a的准确表达式,然后再讨论即可.