Question

13．在“探究加速度与力和质量的关系”的实验中，采用如图1所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．

（1）若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是D．
A．m₁=5g　　　B．m₂=15g     C．m₃=40g  D．m₄=400g
（2）如图2（a），甲同学根据测量数据做出的a-F图线，图线有纵截距的原因是平衡摩擦力时木板倾角过大．
（3）乙、丙两同学用同一装置做实验，取相同的标度画出了各自得到的a-F图线，如图2（b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？M不同或两小车及车上的砝码的总质量不同时，a-F图象的斜率也就不同．

Answer 1

分析 （1）在实验中，认为m的重力等于滑块所受的合力，所以m的质量应远小于M的质量．
（2）图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大．
（3）a-F图象的斜率等于物体的质量，故斜率不同则物体的质量不同．

解答 解：（1）在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验在满足小车质量远大于钩码质量的条件下，才能用钩码重力代替小车所受的合力，D答案不能满足此条件．
本题选取不适合的，故选：D；  
（2）图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大．
（3）由图可知在拉力相同的情况下a_乙＞a_丙，
根据F=ma可得m=$\frac{F}{m}$，即a-F图象的斜率等于物体的质量，且m_乙＜m_丙．
故两实验中小车及车中砝码的总质量不同．
故答案为：（1）D；  
（2）平衡摩擦力时木板倾角过大；
（3）M不同或两小车及车上的砝码的总质量不同时，a-F图象的斜率也就不同．

点评 （1）解决本题的关键理解实验的原理，知道当m的质量远小于M的质量，m的重力可以认为等于M所受的合力．
（2、3）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，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含义．只要掌握了实验原理就能顺利解决此类题目，就能举一反三，所以要注意基本原理的学习．