Question

20．某實驗小組在探究“加速度與物體質量、受力的關系”的實驗時，設計如下的實驗方案，實驗裝置如圖1所示，打點計時器所用交流電源的頻率是50Hz，具體實驗步驟如下：
A．按圖1所示安裝好實驗裝置；
B．調節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運動；
C．取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質量m；
D．先接通打點計時器的電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；
E．重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質量，重復B～D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度．
（1）按上述方案做實驗是否要求砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車質量．否（填“是”或“否”）

（2）實驗打出的其中一條紙帶如圖3所示，由該紙帶可測得小車的加速度為1.44m/s²．
（3）某同學將有關測量數(shù)據(jù)填入設計的表格中，如表所示：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
砝碼盤中的砝碼總重力F/N	0.10	0.20	0.29	0.39	0.49
小車的加速度a/（m•s-2）	0.88	1.44	1.84	2.38	2.89

他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a-F圖象如圖2所示，造成圖線不過坐標原點的主要原因是未考慮砝碼盤的重力，由該圖線的延長線與橫軸的交點可求出的物理量是砝碼盤的重力．

Answer 1

分析 根據(jù)小車做勻變速運動列出方程，對合外力進行分析即可求解；在勻變速直線運動中連續(xù)相等時間內的位移差為常數(shù)，根據(jù)作差法求解加速度；由圖象可知，當外力為零時，物體有加速度，通過對小車受力分析即可求解．

解答 解：（1）當小車勻速下滑時有：
Mgsinθ=f+（m+m₀）g，M為小車的質量，m₀為砝碼盤的質量，
當取下細繩和砝碼盤后，放開小車做勻加速運動，由于重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不變，
因此其合外力為F=Mgsinθ-f=（m+m₀）g，
由此可知該實驗中不需要砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．
（2）在勻變速直線運動中連續(xù)相等時間內的位移差為常數(shù)，
即△x=aT²，將△x=1.44cm=0.0144m，T=0.1s
帶入解得：a=1.44m/s²．
（3）由圖象可知，當外力為零時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力、砝碼盤的重力．
故答案為：（1）否；（2）1.44；（3）未考慮砝碼盤的重力；砝碼盤的重力；

點評 解答實驗問題的關鍵是正確理解實驗原理，加強基本物理知識在實驗中的應用，同時不斷提高應用數(shù)學知識解答物理問題的能力．