Question

用如图1装置探究加速度与力和质量的关系，设沙和沙桶的质量为m，小车的质量为M：

（1）为了消除摩擦力对小车运动的影响，应将木板

左端垫高以平衡摩擦力

；
（2）本实验中近似地认为：绳子对车的拉力大小等于沙和沙桶的重力，其条件是

M＞＞m

；
（3）实验中测得a-1/M关系如图2，图线右部发生了弯曲，试分析产生上述现象的原因．

当M较小时，不满足条件M＞＞m

．

Answer 1

分析：（1）木板与小车间有摩擦力，为了减小误差，需要平衡掉摩擦力，即垫高木板左端，使摩擦力与重力沿斜面向下的分力相等；
（2）根据牛顿第二定律分别对整体和砂和砂桶列方程可找出绳子的张力和砂和砂桶重力的关系，从而可分析出绳子对车的拉力大小等于沙和沙桶的重力的条件；
（3）本实验必须满足的条件M＞＞m，不满足时则图象不再为直线．

解答：解：（1）木板与小车间有摩擦力，为了减小误差，需要平衡掉摩擦力，即垫高木板左端，使摩擦力与重力沿斜面向下的分力相等；
（2）以整体为研究对象有mg=（m+M）a
解得a=

mg

m+M

以M为研究对象有绳子的拉力
F=Ma=

M

M+m

mg
显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．
（3）随着F的增大不再满足沙和沙桶质量远小于小车质量，即不再满足m＜＜M，故发现图中直线发生弯曲．a与

1

M

图线斜率表示小车的合力，当m比较小时，合力可以认为等于mg，当m比较大时，合力小于mg．
故答案为：（1）左端垫高以平衡摩擦力；（2）M＞＞m；（3）当M较小时，不满足条件M＞＞m

点评：对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等，同时要清楚每一项操作存在的理由，还要会分析实验误差．