Question

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度與物體所受合外力F及質(zhì)量M的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。下圖為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為裝有砂的砂桶（總質(zhì)量為m），D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板。

（1）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，為了探究?jī)蓚�(gè)物理量之間的關(guān)系，要保持第三個(gè)物理量不變，這種探究方法叫做_________法。

（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電周期為T=0.02s。下圖是某同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶，A、B、C、D、E每?jī)牲c(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出。寫(xiě)出用s1、s2、s3、s4以及T來(lái)表示小車加速度的計(jì)算式：a=________。根據(jù)紙帶所提供的數(shù)據(jù)，算得小車的加速度大小為______ m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

（3）某同學(xué)在探究a與F的關(guān)系時(shí)，把砂和砂桶的總重力當(dāng)作小車的合外力F，作出a－F圖線如圖下所示，試分析圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是___________，圖線上部彎曲的原因是_____________。

Answer 1

【答案】 控制變量 0.60 衡摩擦力時(shí)木板傾角太大 沒(méi)有滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M

【解析】（1）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，為了探究?jī)蓚�(gè)物理量之間的關(guān)系，要保持第三個(gè)物理量不變，這種探究方法叫做控制變量法；

（2）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式可以求出加速度的大小，得， ，為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)兩個(gè)加速度取平均值得，即小車運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式為： ，帶入數(shù)據(jù)得；

（3）圖中當(dāng)時(shí)， ．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)，小車的加速度不為0，說(shuō)明小車的摩擦力小于重力的分力，所以原因是實(shí)驗(yàn)前木板右端墊得過(guò)高，即平衡摩擦力過(guò)度導(dǎo)致．隨著外力F的增大，砂和砂桶的質(zhì)量越來(lái)越大，最后出現(xiàn)了不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的情況，因此圖線出現(xiàn)了彎曲現(xiàn)象