Question

一位同学认为，根据对匀变速直线运动的实验研究，可以直接测量不同拉力时的加速度，验证a∝的猜想.实验所需器材有带滑轮的平板、小车、打点计时器等，实验装置如图1所示.

实验时，先把长木板 的一端稍微垫高，单独放上小车后轻轻一推，使小车看上去能做匀速直线运动，然后开启打点计时器，并在小盘中加上砝码，拉动小车一起做匀加速直线运动.
从打点纸带测出加速度，用天平测出小车质量为M，小盘和砝码质量为m.当M?垌m时，可认为拉力T=mg.改变小盘中的砝码即可改变对车的拉力，由此即可验证a∝的关系，试问
（1）实验时，为什么把长木板一端垫高？
（2）对于“当M>m时，可认为拉力F=mg”这一说法，你认为有道理吗？并说明理由.

Answer 1

（1）实验时将长木板一端垫高是为了平衡木板对小车的摩擦力（通过调整垫高的高度可使得小车重力沿木板方向的分力与木板对小车的摩擦力等大反向，使小车做匀速直线运动）
（2）为了计算绳的拉力T，可以把小车和小盘隔离开来，当不考虑桌面与滑轮的摩擦力时，小车和小盘的受力如图1所示.

对小车 T=Ma
对小盘 mg-T=ma
联立两式解得T=mg＜mg
由此可见，实验中小车受到的拉力实际上不等于小盘及砝码的重力.当m<M时，由于
T=mg=mg≈mg
可以认为绳对小车的拉力等于小盘及砝码的重力.

【试题分析】