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试验四 验证牛顿运动定律
1．某试验小组利用图8所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
图8
(1)下列做法正确的是________(填正确答案标号)。
A．调整滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B．在调整木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C．试验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
D．通过增减木块上的砝码转变质量时，不需要重新调整木板倾斜度
(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量。(选填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)
图9
(3)甲、乙两同学在同一试验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码、在没有平衡摩擦力的状况下，争辩加速度a与拉力F的关系，分别得到图9中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
解析 (1)探究加速度与力、质量的关系时，牵引木块的细绳应与长木板平行；平衡摩擦力时应不挂砝码桶；对于打点计时器，应先接通电源，再放开木块；平衡摩擦力后，转变木块上砝码的质量，不需要重新平衡摩擦力。选项A、D正确，选项B、C错误。
(2)对于系统，依据牛顿其次定律，有a＝，牵引小车的拉力F＝Ma＝。要使F＝mg，则M≈M＋m，即要求m≪M。
(3)对于木块，依据牛顿其次定律，得a＝＝－μg，故a －F图象的斜率反映了木块质量的倒数。有>，所以m甲<m乙。当F＝0时，a＝－μg，即a －F图在a轴上的截距为－μg，所以－μ甲g<－μ乙g，即μ甲>μ乙。
答案 (1)AD (2)远小于 (3)小于 大于
2．如图10所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)争辩加速度和力的关系”的试验装置。
图10
(1)在该试验中必需接受把握变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS测小车的加速度。
(2)转变所
图11
挂钩码的数量，多次重复测量。某次试验中依据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如图11所示)。
①分析此图线的OA段可得出的试验结论是__________
__________。
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要缘由是________(填正确答案标号)。
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
解析 (1)在试验探究加速度与力、质量的关系时应实行把握变量法，即争辩加速度和力的关系时保持质量肯定，因本试验中争辩对象是小车，故应保持小车的总质量不变。运动过程中小车受重力、支持力、摩擦力、细线的拉力作用，因试验前应已平衡摩擦力，故小车所受合外力等于细线的拉力。对小车有F＝Ma，对钩码有mg－F＝ma，联立解得F＝g，当钩码的质量远小于小车的质量时，F≈mg，所以可用钩码的重力作为小车所受的合外力。
(2)①当钩码重力较小时，细线的拉力F近似等于钩码的重力，起初图线为过原点的一条直线，a与F成正比，故分析此图线的OA段可得出的试验结论是“在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比”；②当钩码重力较大不再满足“小车的质量远大于钩码的质量”时，图线的AB段明显偏离直线而向下弯曲，小车的加速度与钩码的重力不再成正比，不能认为此时细线的拉力近似等于钩码的重力，C正确。
答案 (1)小车的总质量 小车所受的合外力 (2)①在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比 ②C
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