7.在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中,采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車(chē)的加速度可由小車(chē)后拖動(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出.

(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿(mǎn)足M>>m時(shí),才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)及盤(pán)中砝碼的重力.
(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí),保持盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量一定,改變小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量,測(cè)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與質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該做a與$\frac{1}{M}$的圖象.
(3)如圖(a),甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題是平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大.
(4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn),畫(huà)出了各自得到的a-F圖線,如圖(b)所示,兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的兩小車(chē)及車(chē)上砝碼的總質(zhì)量不同.物理量取值不同?

分析 (1)要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力,需求出繩子的拉力,而要求繩子的拉力,應(yīng)先以整體為研究對(duì)象求出整體的加速度,再以M為研究對(duì)象求出繩子的拉力,通過(guò)比較繩對(duì)小車(chē)的拉力大小和盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m<<M時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力.
(2)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;正比例函數(shù)圖象是過(guò)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.
(3)圖中沒(méi)有拉力時(shí)有加速度,說(shuō)明重力的分力大于摩擦力
(4)根據(jù)a=$\frac{F}{m}$知a-F圖象斜率表示質(zhì)量倒數(shù),根據(jù)圖象斜率不同知兩次實(shí)驗(yàn)的兩小車(chē)及車(chē)上砝碼的總質(zhì)量不同.

解答 解:(1)根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)整體有:a=$\frac{mg}{M+m}$,則繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$,顯然要有F=mg必有m+M=M,故有M>>m,即只有M>>m時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力.
(2)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=$\frac{F}{m}$,故a與 $\frac{1}{M}$成正比,而正比例函數(shù)圖象是過(guò)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-$\frac{1}{M}$圖象;
(3)圖中沒(méi)有拉力時(shí)有加速度,說(shuō)明重力的分力大于摩擦力,是由于平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大造成的.
(4)根據(jù)a=$\frac{F}{m}$知a-F圖象斜率表示質(zhì)量倒數(shù),根據(jù)圖象斜率不同知兩次實(shí)驗(yàn)的兩小車(chē)及車(chē)上砝碼的總質(zhì)量不同
故答案為:
(1)M>>m;
(2)$\frac{1}{M}$
(3)平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大
(4)兩小車(chē)及車(chē)上砝碼的總質(zhì)量不同.

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類(lèi)實(shí)驗(yàn)題目,而實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān),故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握

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