Question

14．一興趣小組探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，拉力傳感器用來記錄小車受到拉力的大小．

（1）為了使傳感器記錄的力等于小車所受的合外力，應(yīng)先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行．將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列間距相等的點(diǎn)；
（2）本實(shí)驗(yàn)中不需要（填“需要”或“不需要”）砂和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量；
（3）該興趣小組根據(jù)拉力傳感器和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出的a-F圖象如圖乙所示．則圖象不通過原點(diǎn)的原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
（4）由圖象求出小車和傳感器的總質(zhì)量為1kg．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，使小車在木板上做勻速直線運(yùn)動．
（2）小車受到的拉力可以由拉力傳感器測出，不需要滿足砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（3）實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，使小車受到的合力等于繩子的拉力，分析圖示圖象答題．
（4）應(yīng)用牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖示圖象求出質(zhì)量．

解答 解：（1）平衡摩擦力的標(biāo)準(zhǔn)為小車可以勻速運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶點(diǎn)跡間隔均勻；
（2）因傳感器可直接測出小車和傳感器受到的拉力，因此不需要保證砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量；
（3）由圖示a-F圖象可知，圖象與橫軸交點(diǎn)為（0.1，0），說明施加外力在0.1N之內(nèi)小車和傳感器沒有加速度，說明實(shí)驗(yàn)前漏掉的操作是沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足；
（4）由牛頓運(yùn)動定律得：F-f-mgsinθ=ma，解得：a=$\frac{1}{m}$F-$\frac{f}{m}$-gsinθ，
則：a-F圖象斜率：k=$\frac{1}{m}$=$\frac{△a}{△F}$=$\frac{0.5}{0.6-0.1}$=1，
解得：m=1kg；即：小車和傳感器的總質(zhì)量為1kg．
故答案為：（1）間距相等；（2）不需要；（3）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；（4）1．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，應(yīng)用牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式是解題的關(guān)鍵．