Question

在研究“物体加速度与力的关系”的实验中，某学习小组使用的实验装置如图所示。轨道木板水平放置,把小车从位移传感器(接收器）旁边释放后,传感器能记录任意时刻小车的位置，据此可求得小车的加速度。（钩码的质量为 m，重力加速度为g）

(1)指出该实验中的一个明显疏漏___                         。

(2)某次实验中，依据传感器的记录，在时间t内，小车由静止开始发生的位移为x则小车的加速度的表达式为a=___________。

(3)纠正了疏漏之处后，保持小车（包含发射器）的总质量为M不变,通过多次实验，依据得到的数据，在a—F图象中描点（如图所示）。结果发现右侧若干个点明显偏离直线，造成此误差的主要原因是：       

A.小车与轨道之间存在摩擦    B.导轨保持了水平状态

C.所挂钩码的总质量太大      D.所用小车的质量太大

(4)若所挂钩码不断增加，a—F图象中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度的趋向值为______，绳子拉力的趋向值为______。

 

Answer 1

【答案】

 （1）没有垫起轨道右端，使小车的重力沿轨道的分力与摩擦力相平衡。

（2） ；（3） C ；（4） g  ， Mg  。

【解析】

试题分析：(1)本实验是利用控制变量法研究小车的合外力、质量和加速度的关系，测出细绳的拉力作为小车的合外力，故轨道的摩擦力需要平衡掉，实验装置中没有垫起轨道右端，使小车的重力沿轨道的分力与摩擦力相平衡。

（2）由匀变速直线运动的规律：，得：。

（3）数据处理时,设小车的质量为，钩码的质量为，则：,小车的加速度为：,这是理论值．由牛顿第二定律：,对于小车个钩码组成的整体：，这是真实值．所以：只有当时：，a与F才成线性关系．,所以图线明显偏离直线的原因是太大了；选项C正确。

（4）当钩码的质量远小于小车的总质量时，钩码所受的重力才能作为小车所受外力，如果增大钩码的质量，则外力增大，曲线不断延伸，那么加速度趋向为g； F不断增大，那么绳子的拉力趋向值为小车和位移传感器的总重量。

考点：本题考查了牛顿第二定律、控制变量法、近似法。