驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中

驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中，所掛鉤碼重力等于小車所受拉力嗎？使鉤碼重力遠(yuǎn)小于小車重力什么意思？

驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，用鉤碼的重力來代替小車受到的拉力，那么你想想看，小車受到的拉力和重物重力相等嗎？不理解就往下看.打個(gè)比方來說：

——空間中存在50N的力，它去拉一個(gè)木塊時(shí)，這50N的力全部“作用”在了木塊上。

——而用人的手使出50N的力去拉同樣一個(gè)木塊時(shí)，這50N的力在拉動(dòng)木塊的同時(shí)，還要拉動(dòng)“手”本身，是不是有“損耗”？作用在木塊上的力自然就小于50N了。

同樣，鉤碼拉小車，力本身等于鉤碼重力，排除空氣阻力干擾，在拉動(dòng)小車同時(shí)也在作用于自己，所以小車所受到的力自然小于鉤碼重力，物理表達(dá)式如下：

設(shè)鉤碼質(zhì)量為m，小車質(zhì)量為M...根據(jù)牛頓第二定律可知：

mg=(M+m)a,可推得：a=mg/M+m拉力為mg沒錯(cuò)，此時(shí)你看分母，是不是偏大？

所以實(shí)驗(yàn)要求鉤碼質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量.........

但鉤碼加速度等于小車加速度。因?yàn)樗鼈兯芎贤饬ν耆嗤?。例：某?shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，用DIS測小車的加速度．通過改變鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，可得小車運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條“a一F圖線，如圖（b）所示．

（1）圖線是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的；（選填“①”或“②”）

（2）隨著鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時(shí)圖（b）的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，為消除此誤差可采取的簡便且有效的措施是

A．調(diào)整軌道的傾角，在未掛鉤碼時(shí)使小車能在軌道上長時(shí)間緩慢運(yùn)動(dòng)（即將小車與傳感器發(fā)射部分的重力沿軌道方向的分力恰與其所受摩擦力平衡）

B．在增加鉤碼數(shù)量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的同時(shí)在小車上增加砝碼，使鉤碼的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于小車與傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量

C在鉤碼與細(xì)繩之間放置一力傳感器，直接得到小車運(yùn)動(dòng)的加速度a和力傳感器讀數(shù)F的關(guān)系圖象

D．更換實(shí)驗(yàn)中使用的鉤碼規(guī)格，采用質(zhì)量較小的鉤碼進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)

（3）小車和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=kg；滑塊和軌道問的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=；考點(diǎn)：探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系．專題：實(shí)驗(yàn)題；牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合專題．分析：解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和操作細(xì)節(jié)；

根據(jù)a-F圖象的特點(diǎn)結(jié)合牛頓第二定律求解．

理解該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，知道實(shí)驗(yàn)誤差的來源．解答：解：（1）由圖象可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過高．

所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．

（2）隨著鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時(shí)圖（b）的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，而我們把用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，

所以消除此誤差可采取的簡便且有效的措施應(yīng)該測量出小車所受的拉力，即在鉤碼與細(xì)繩之間放置一力傳感器，得到力F的數(shù)值，在作出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a和力傳感器讀數(shù)F的關(guān)系圖象，故選C．

（3）根據(jù)F=ma得a-F圖象的斜率k=1m，

由a-F圖象得圖象斜率k=2，所以m=0.5kg．

由a-F圖象②得，當(dāng)F=1N時(shí)，物體即將要滑動(dòng)，即最大靜摩擦力等于1N，

所以滑塊和軌道問的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=Fmg=0.2

故答案為：（1）①

（2）C

（3）0.5，0.2．點(diǎn)評(píng)：對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要明確實(shí)驗(yàn)原理、具體實(shí)驗(yàn)操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時(shí)要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由，只有掌握好了基本知識(shí)和基本方法才能順利解決實(shí)驗(yàn)題目，所以要重視基本知識(shí)和基本方法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練．鉤碼拉小車類實(shí)驗(yàn)中平衡摩擦力與質(zhì)量條件分析

寫在前面：在課本“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)”中，要求鉤碼質(zhì)量m和小車質(zhì)量M的關(guān)系為m<<M，有些同學(xué)沒有理解該條件的意圖，一見到鉤碼拉小車裝置就相當(dāng)然的要建立平衡摩擦力和m<<M的條件而出現(xiàn)錯(cuò)誤。一、平衡摩擦力和m<<M的條件由來1、平衡摩擦力條件在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，影響小加速度的力是合力，其中必有繩拉力和摩擦力提供合力，為簡便測量起見，將長木板不帶定滑輪的一端適當(dāng)抬高，讓重力沿長木反方向的分力也參與合力作用，且該分力與摩摩力是大小相等、方向相反，這樣合力作用只用繩拉力這一個(gè)力來表示。因此，平衡摩擦力簡便合力表達(dá)意圖，也可以看出，平衡摩擦力條件與質(zhì)量m<<M關(guān)系沒有必然關(guān)系。2、質(zhì)量m<<M關(guān)系由來在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系實(shí)驗(yàn)中合力是繩子的拉力，因繩子中的拉力無法直接測量，在此就中鉤碼的重力代替繩中的拉力，而實(shí)際上繩上拉力F=Mmg/(M+m)=mg/(1+m/M)，當(dāng)m<<M時(shí)，F(xiàn)≈mg。因此，質(zhì)量m<<M關(guān)系條件是為了簡便合力測量計(jì)算而已。二、平衡摩力和m<<M的條件在其它實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用1、驗(yàn)證動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)以小車為研究對(duì)象，在動(dòng)能定理中涉及到合外力做功，為簡便合力還要平衡摩力，此時(shí)繩上拉力便為合力，為方面繩上拉力測量，也還要求m<<M。2、驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒的條件是除重力以外的其它力不做功或做功為0，這樣一來在該實(shí)驗(yàn)中平衡摩擦力也就無意義了，就是平衡摩擦力也不能改變摩擦力做功違反了機(jī)械能守恒的條件。在機(jī)械能守恒中系統(tǒng)動(dòng)能只在重力做功下發(fā)生變化，因此