Question

12．某探究學習小組的同學試圖以圖中的滑塊為對象驗證“牛頓第二定律”，他們在實驗室組裝了如圖1所示的一套裝置，另外他們還找到了打點計時器、學生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、細砂、天平、刻度尺．
（1）某同學先用天平測出滑塊質(zhì)量M，往砂桶中裝入適量細砂，滑塊恰好在水平長木板上靜止，用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量為m₀，再向砂桶中添加細砂，讓砂桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，用天平稱出此時砂和砂桶的總質(zhì)量為m，要減小實驗誤差，應(yīng)控制的實驗條件M＞＞m．
（2）利用本實驗裝置還可以進行哪些物理規(guī)律的探究？（寫出一個即可）
答：探究功和速度的關(guān)系
（3）保持滑塊質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，一位同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨拉力F的變化圖線如圖2所示，該圖線不通過原點，其主要原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)牛頓第二定律，運用整體法和隔離法得出繩子拉力的表達式，從而分析出砂和砂桶的重力等于繩子的拉力所滿足的條件．
（2）該實驗裝置還可以探究功和速度的關(guān)系．
（3）根據(jù)F不等于零，加速度a仍然為零，分析圖線不過原點的原因．

解答 解；（1）對整體分析，加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對滑塊分析，則拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當砂和砂桶的質(zhì)量遠小于滑塊質(zhì)量時，可以認為砂和砂桶的重力等于繩子的拉力．
（2）該實驗裝置還可以探究功和速度的關(guān)系．
（3）當F不等于零，加速度a仍然為零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）M＞＞m，（2）探究功和速度的關(guān)系，（3）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，知道實驗誤差的來源，注意該實驗中的兩個認為：1、認為繩子的拉力等于滑塊的合力，前提需平衡摩擦力，2、認為砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，要滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠小于滑塊質(zhì)量．