Question

在研究“物體加速度與力的關系”的實驗中，某學習小組使用的實驗裝置如圖所示。軌道木板水平放置,把小車從位移傳感器(接收器）旁邊釋放后,傳感器能記錄任意時刻小車的位置，據(jù)此可求得小車的加速度。（鉤碼的質量為 m，重力加速度為g）

(1)指出該實驗中的一個明顯疏漏___                         。

(2)某次實驗中，依據(jù)傳感器的記錄，在時間t內，小車由靜止開始發(fā)生的位移為x則小車的加速度的表達式為a=___________。

(3)糾正了疏漏之處后，保持小車（包含發(fā)射器）的總質量為M不變,通過多次實驗，依據(jù)得到的數(shù)據(jù)，在a—F圖象中描點（如圖所示）。結果發(fā)現(xiàn)右側若干個點明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是：       

A.小車與軌道之間存在摩擦    B.導軌保持了水平狀態(tài)

C.所掛鉤碼的總質量太大      D.所用小車的質量太大

(4)若所掛鉤碼不斷增加，a—F圖象中各點連成的曲線將不斷延伸，那么加速度的趨向值為______，繩子拉力的趨向值為______。

 

Answer 1

【答案】

 （1）沒有墊起軌道右端，使小車的重力沿軌道的分力與摩擦力相平衡。

（2） ；（3） C ；（4） g  ， Mg  。

【解析】

試題分析：(1)本實驗是利用控制變量法研究小車的合外力、質量和加速度的關系，測出細繩的拉力作為小車的合外力，故軌道的摩擦力需要平衡掉，實驗裝置中沒有墊起軌道右端，使小車的重力沿軌道的分力與摩擦力相平衡。

（2）由勻變速直線運動的規(guī)律：，得：。

（3）數(shù)據(jù)處理時,設小車的質量為，鉤碼的質量為，則：,小車的加速度為：,這是理論值．由牛頓第二定律：,對于小車個鉤碼組成的整體：，這是真實值．所以：只有當時：，a與F才成線性關系．,所以圖線明顯偏離直線的原因是太大了；選項C正確。

（4）當鉤碼的質量遠小于小車的總質量時，鉤碼所受的重力才能作為小車所受外力，如果增大鉤碼的質量，則外力增大，曲線不斷延伸，那么加速度趨向為g； F不斷增大，那么繩子的拉力趨向值為小車和位移傳感器的總重量。

考點：本題考查了牛頓第二定律、控制變量法、近似法。