(2014•陕西模拟)在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时,采用如图所示的实验装置,小车及车中的砝

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  • 解题思路:解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项.

    该实验采用的是控制变量法研究,其中加速度、质量、合力三者的测量很重要.

    (1)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.那么小车的合力怎么改变和测量呢?为消除摩擦力对实验的影响,可以把木板D的左端适当垫高,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.

    根据牛顿第二定律得:对m:mg-F=ma,对M:F=Ma,解得:F=[mMg/m+M]=[mg

    1+

    m/M];

    当M>>m时,即当砝码和盘的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力.

    (2)A、平衡摩擦力时,应将绳从小车上拿去,轻轻推动小车,是小车沿木板运动,通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动.故A错误.

    B、每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力.故B正确.

    C、实验时,应先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理.故C错误.

    D、小车运动的加速度是利用打点计时器测量,如果用天平测出m以及小车质量M,直接用公式a=[mg/M]求出,这是在直接运用牛顿第二定律计算的,而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系.故D错误.

    故选B.

    (3)图1中当盘及盘中砝码质量较大时,a-F图象发生弯曲,这是由于没有保证小车质量远大于盘及盘中砝码质量造成的.

    图2中,从上图中发现直线没过原点,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,说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢.该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足这个步骤.即倾角过小

    故答案是:(1)m<<M;(2)B;(3)小车质量没有远大于盘及盘中砝码的质量;没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.

    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: 教科书本上的实验,我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚.