Question

某實(shí)驗小組采用圖示的裝置探究“牛頓第二定律”即探究加速度a與合力F、質(zhì)量M的關(guān)系．實(shí)驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達(dá)地面．
（1）為了把細(xì)繩對小車的拉力視為小車的合外力，要完成的一個重要步驟是______；
（2）為使圖示中鉤碼的總重力大小視為細(xì)繩的拉力大小，須滿足的條件是鉤碼的總質(zhì)量______小車的總質(zhì)量（填“大于”、“小于”、“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”）．
（3）一組同學(xué)在做小車加速度與小車質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗時，保持鉤碼的質(zhì)量一定，改變小車的總質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度．采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地檢查出加速度a與小車的總質(zhì)量M之間的關(guān)系，應(yīng)作出a與______的圖象．
（4）甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的a-F圖象如圖所示，說明實(shí)驗中存在的問題是______．

Answer 1

（1）小車下滑時受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力；
（2）重物加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，有
對重物，有 mg-T=ma
對小車，有 T=Ma
解得
T=

M

M+m

mg
故當(dāng)M＞＞m時，有T≈mg
（3）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系，故不能作a-M圖象；
但a=

F

M

，故a與

1

M

成正比，而正比例函數(shù)圖象是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系，故應(yīng)作a-

1

M

圖象．
（4）圖2中圖象與縱軸的截距大于0，說明在拉力等于0時，就已經(jīng)有加速度，說明平衡摩擦力時斜面的傾角過大．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）遠(yuǎn)小于；（3）

1

M

；（4）平衡摩擦力時斜面的傾角過大