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)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? (填“是”或“否”)
(2)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,你认为合理的是
(3)若该同学所作出a﹣F关系图线,直线(或直线部分)斜率为k,则小车质量M= .
考点:探究加速度与物体质量、物体受力的关系.
专题:实验题.
分析:(1)把砝码和小车整体看成研究对象,根据牛顿第二定律分析即可求解;
(2、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)把砝码和小车整体看成研究对象,根据牛顿第二定律可知:
mg=(m+M)a,
若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,则有:
(m﹣m0)g=(m+M)a,
我们发现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.
(2)根据牛顿第二定律可知:
F=(m+M)a,
解得:a=
则加速度与F成正比,图象是通过原点的倾斜的直线,故D正确.
故选:D
(3)a﹣F图象的斜率k=
解得:M=
故答案为(1)否;(2)D;(3)
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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质量为M的木块位于粗糙水平桌面上,若用大小为F的水平恒力拉木块,其加速度为a.当拉力方向不变,大小变为2F时,木块的加速度为a',则
A.a'=a B.a'<2a C.a'>2a D.a'=2a