Question

11．用如圖1所示的裝置做“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)：小車擱置在水平放置的長(zhǎng)木板上，紙帶連接車尾并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用來(lái)測(cè)定小車的加速度a，小桶通過(guò)細(xì)線對(duì)小車施加拉力F．在保持小車質(zhì)量不變的情況下，改變對(duì)小車?yán)�力F的大小，測(cè)得小車所受拉力F和加速度a的數(shù)據(jù)如表：

F/N	0.21	0.30	0.40	0.49	0.60
a/（ms）2	0.10	0.21	0.29	0.41	0.49

（1）根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，在圖2中作出a-F圖象．
（2）由圖象可知，小車與長(zhǎng)木板之間的最大靜摩擦力大為0.10N．（最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）
（3）在（1）作出的a-F圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，可能的原因是沒(méi)有平衡摩擦力或平衡的不夠．
（4）在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)做出的a-$\frac{1}{M}$的關(guān)系圖線，如圖3所示．從圖象中可以看出，作用在物體上的恒力F=5N．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)描點(diǎn)法作出圖象；
（2）當(dāng)拉力大于等于最大靜摩擦?xí)r，物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)；
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力，如果平衡摩擦力不夠，則圖象在F軸上截距不為零，如果過(guò)平衡摩擦力，則圖象在a軸上截距不為零；
（4）a-$\frac{1}{M}$的關(guān)系圖線是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線說(shuō)明物體所受的合力是定值，根據(jù)牛頓第二定律F=Ma即可求出恒力的大�。�

解答 解：（1）在a-F圖象中根據(jù)所給的數(shù)據(jù)描點(diǎn)．用一條直線連接這些點(diǎn)（連接時(shí)要讓盡可能多得點(diǎn)落在直線上，讓其它的點(diǎn)盡可能分布在直線的兩側(cè)）．
（2）當(dāng)拉力大于等于最大靜摩擦?xí)r，物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，由上問(wèn)所得a-F圖象可知當(dāng)拉力等于0.10N時(shí)物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，故最大靜摩擦力為0.1N．
（3）由a-F圖象可知，圖線不過(guò)原點(diǎn)，在橫軸上有截距；這表明在拉力大到一定程度時(shí)，小車才開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，
這可能是在實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡小車受到的摩擦力，或平衡摩擦力時(shí)，木板墊起的傾角太小，平衡摩擦力不夠造成的．
（4）解：由于圖可知a-$\frac{1}{M}$的關(guān)系圖線是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線說(shuō)明物體所受的合力是定值，
由牛頓第二定律得：a=$\frac{1}{M}$F可知，a-$\frac{1}{M}$圖象的斜率：k=F=$\frac{△a}{△\frac{1}{M}}=\frac{2}{0.4}$=5N．
故答案為：
（1）如圖所示；
（2）0.10；
（3）沒(méi)有平衡摩擦力或平衡的不夠；
（5）5

點(diǎn)評(píng) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡小車受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過(guò)平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力，只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．