Question

【题目】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。小车及车中的砝码的总质量用M表示，盘及盘中砝码的总质量用m表示。

（1）当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。

（2）某同学打出的一条纸带如图所示，用刻度尺测得记数点1，2，3，4到记数起点0的距离分别为3.15 cm，12.40 cm，27.7 cm，49.05 cm，已知打点周期为0.02 s，则：

①图中四个数据中有不符合有效数字要求的一组数据应改为_______cm；

②物体运动的加速度是_______m/s2；（保留三位有效数字）

（3）另两组同学保持小车及车中砝码的总质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a－F关系图象分别如图所示，其原因分别是：

①左图：____________________________________________________；

②右图：_____________________________________________________。

Answer 1

【答案】 m<<M 27.70 6.06 不满足m<<M 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

【解析】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）根据牛顿第二定律得：对盘及盘中的砝码：，对小车及车中的砝码：，解得，只有满足m<<M时，可认为。

（2）①毫米刻度尺测量长度，要求估读，即读到最小刻度的下一位；这四个数据中不符合有效数字读数要求的是27.7，应改为27.70。

②根据匀变速直线运动过程中在相等时间内走过的位移差是一个定值可得。

（3）①左图中当盘及盘中砝码的总质量较大时，a–F图象发生弯曲，这是由于没有保证小车及车中的砝码的总质量远大于盘及盘中砝码的总质量造成的；

②右图中，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相互抵消，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。