Question

5．在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”，某小組設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)，他們將光電門固定在氣墊軌道上的某點(diǎn)B處，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平后，用重力為F的鉤碼，經(jīng)繞過滑輪的細(xì)線拉滑塊，每次滑塊從同一位置A由靜止釋放，測出遮光條通過光電門的時(shí)間t．改變滑塊的質(zhì)量重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)．記錄的數(shù)據(jù)及相關(guān)計(jì)算如下表．

（1）保持砝碼和小桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m數(shù)據(jù)如下表：

次   數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8	9
小車加速度a/m•s-2	1.98	1.72	1.48	1.25	1.00	0.75	0.48	0.50	0.30
小車質(zhì)量m/kg	0.25	0.29	0.33	0.40	0.50	0.71	0.75	1.00	1.67

根據(jù)上表數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時(shí)a與m的關(guān)系，請?jiān)趫D2方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)物理量建立坐標(biāo)系，并作出圖線．（如有需要，可利用上表中空格）
（2）由圖線得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：當(dāng)拉力一定時(shí)，a與m成反比
（3）該小組同學(xué)還想測出滑塊與導(dǎo)軌間的摩擦力，設(shè)AB間距離為s，遮光條寬度為d，設(shè)滑塊質(zhì)量為m時(shí)，砝碼的對滑塊的拉力為F，光電門顯示的時(shí)間為t，摩擦力的表達(dá)式為F-$\frac{mudhtw1a^{2}}{2s{t}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）為研究a與m的關(guān)系，作a與$\frac{1}{m}$的關(guān)系關(guān)系圖線，注意選取好標(biāo)度．
（2）圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)F為某一值時(shí)，加速度為零，知平衡摩擦力不足．
（3）小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)速度v=$\fracyreadpa{t}$和位移關(guān)系v²-v₀²=2as可以求出加速度的大小，再結(jié)合牛頓第二定律求解f．

解答 解：（1）先求出質(zhì)量的倒數(shù)，如下圖：

為研究a與m的關(guān)系，作a與$\frac{1}{m}$的關(guān)系關(guān)系圖線，如圖．

（2）根據(jù)圖線是一條過原點(diǎn)的傾斜的直線可知，當(dāng)拉力一定時(shí)，a與m成反比．
（3）滑塊通過光電門的速度v=$\fraclghirbn{t}$，根據(jù)2as=v²得a=$\frac{（\fracevg1ssu{t}）^{2}}{2s}$，
根據(jù)牛頓第二定律得：a=$\frac{F-f}{m}$，解得：f=F-$\frac{mlc17vua^{2}}{2s{t}^{2}}$．
故答案為：（1）如圖所示；（2）當(dāng)拉力一定時(shí)，a與m成反比；（3）F-$\frac{m2mdid7b^{2}}{2s{t}^{2}}$．

點(diǎn)評 本題要注意作圖要做直線圖，直線形象、直觀，便于說明規(guī)律，對于課本中的基本力學(xué)實(shí)驗(yàn)，無論形式如何變化，只要根據(jù)所學(xué)基本物理知識，弄清其實(shí)驗(yàn)原理，熟練應(yīng)用所學(xué)物理知識，即可找到解決問題的突破口．