问题 问答题

贝贝和晶晶在探究牛顿第二定律的过程中分别采用了以下方案:两人都在水平桌面上放上一端带有定滑轮的长木板,将相同质量的滑块放在木板上后,贝贝在滑块上用绳子连接重物A;晶晶则直接在滑块上施加竖直向下的拉力F.物体A受的重力和拉力F大小相同,如图1所示.不计物体与长木板间的摩擦,也不计绳的质量及绳与滑轮的摩擦,若m1运动的加速度为a1,m2运动的加速度为a2,那么:

(1)a1和a2的大小关系是______;

(2)在上面的探究过程中,若物体与长木板间的摩擦不能忽略,贝贝的方案中如何才能将实验误差减小,请你至少说出两条:①______,②______.

(3)若贝贝通过改变拉绳的重物A的质量进行多次实验,并根据记录的实验数据描出如图2所示的F-a图象,则该图象表明贝贝实验中可能存在的问题是______.

答案

(1)根据牛顿第二定律:m1运动的加速度为a1=

GA
m1+mA

m2运动的加速度为a2=

F
m2

F=GA,故a1<a2

(2)小车在水平方向上受绳的拉力和摩擦力,想用钩码的重力表示小车受到的合外力,首先需要平衡摩擦力;

设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:

F=Ma ①

钩码有:mg-F=ma ②

F=

mg
M+m
•M=
mg
1+
m
M

由此可知当M>>m时,够码的重力等于绳子的拉力即为小车是合外力.

故为了减小误差采取的措施有①将木板的左端垫高以平衡摩擦力;②让滑块的质量远人于拉绳的重物的质量;③多次测量取平均值等等.

(3)由F-a图象知拉力F达到一定值后才开始有加速度,说明贝贝实验中可能存在的问题是:没有平衡滑块与木板间的摩擦力.

故答案为:(1)a1<a2;(2)①将木板的左端垫高以平衡摩擦力;②让滑块的质量远人于拉绳的重物的质量;③多次测量取平均值等等.

(3)没有平衡滑块与木板间的摩擦力.

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