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    2．在探究“加速度与力的关系”实验中，某同学设计了一种新的方法：他按如图1所示安装好实验装置，在不悬挂小吊盘时，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，使小车能牵引纸带沿长木板向左做匀速运动．然后将一定数量的砝码（其总质量为m）放入小吊盘中（小吊盘质量不计），接通电源，释放小车，打出一条理想纸带，并在纸带上标出小吊盘中砝码所受的重力F．以后每次实验将小吊盘中部分砝码移到小车中，保持砝码和小车的总质量一定，重复实验多次，并计算出每条纸带对应的加速度．回答下列问题：

    （1）该同学以每次实验中小吊盘中砝码所受的重力F为横坐标，小车对应的加速度大小a为纵坐标，在坐标纸上作出a-F关系图线．图2图线中，你认为最合理的是D．
    （2）按上述方案做实验，是否要求小吊盘中砝码的总质量远小于小车的质量？否（填“是”或“否”）
    （3）若该同学所作出a-F关系图线，直线部分斜率为k，则小车质量M=$\frac{1}{k}$-m．

    分析 （1）由牛顿第二定律求出图象的函数表达式，然后分析图象答题．
    （2）把砝码和小车整体看成研究对象，应用牛顿第二定律分析答题．
    （3）根据牛顿第二定律求出加速度的表达式，分析a与F的关系，从而选择图象，并根据图象斜率的含义求出小车质量M．

    解答 解：（1）由牛顿第二定律得：F=（m+M）a，加速度：a=$\frac{1}{M+m}$F，加速度与F成正比，图象是通过原点的倾斜的直线，故D正确．
    （2）以砝码和小车组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律得：mg=（m+M）a，
    把小吊盘中部分砝码移到小车中，保持砝码和小车的总质量一定，
    不需要用砝码的重力代替绳子的拉力，用整体法求出的加速度就是小车的加速度，所以不需要砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
    （3）由牛顿第二定律得：F=（m+M）a，加速度：a=$\frac{1}{M+m}$F，a-F图象的斜率k=$\frac{1}{M+m}$，解得：M=$\frac{1}{k}$-m；
    故答案为：（1）D；（2）否；（3）$\frac{1}{k}$-m．

    点评 对于实验题要掌握其原理，知道课本上的实验为什么要求重物的质量远远小于小车的质量，能根据牛顿第二定律求出加速度与F的关系，知道a-F图象斜率的含义，题目比较新颖，难度适中．

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