Question

8．某課外小組利用如圖所示的裝置研究合外力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系．主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平測量并記錄小桶（包括放在桶內(nèi)的砝碼）的質(zhì)量m，滑塊（包括加裝在滑塊兩側(cè)的銅片和固定在滑塊上的加速度傳感器）的質(zhì)量M，每個(gè)鋼片的質(zhì)量；
②接通氣泵，將滑塊（不掛小桶）置于氣墊導(dǎo)軌上，將固定在滑塊上的加速度傳感器調(diào)零，輕推滑塊，觀察滑塊的運(yùn)動(dòng)．在滑塊運(yùn)動(dòng)的大部分時(shí)間內(nèi)，當(dāng)加速度傳感器的示數(shù)趨于0時(shí)，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平；
③掛上小桶和砝碼，調(diào)整定滑輪的高度，使氣墊導(dǎo)軌上方的細(xì)繩水平；
④將加速度傳感器調(diào)零，在氣墊導(dǎo)軌上合適位置釋放滑塊，記錄加速度傳感器的示數(shù)a；
⑤利用在滑塊上增加鋼片的方法改變滑塊的質(zhì)量M，重復(fù)步驟④…
數(shù)據(jù)記錄及處理如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6
小桶質(zhì)量m（單位：kg）	0.105
小桶重力mg（單位：N）	1.028
滑塊質(zhì)量M（單位：kg）	0.397	0.496	0.596	0.696	0.796	0.896
$\frac{1}{M}$（單位：kg-1）	2.519	2.016	1.678	1.437	1.256	1.116
$\frac{1}{M+m}$（單位：kg-1）	1.992	1.664	1.427	1.248	1.110	0.999
滑塊加速度的測量值a（單位：m/s2）	2.014	1.702	1.460	1.268	1.110	1.004
滑塊加速度的理論值a0（單位：m/s2）	2.048	1.711	1.467	1.283	1.141

請(qǐng)回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)步驟②中的橫線上應(yīng)填寫趨于0；
（2）上表中，滑塊加速度的理論值是在忽略阻力的情況下根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算得出的，其表達(dá)式是$\frac{mg}{M+m}$（用表中物理量的符號(hào)表示），最后一行的空格內(nèi)的數(shù)據(jù)是1.027m/s²；
（3）觀察上表中最后兩行，滑塊加速度的理論值均大于其測量值，原因可能是受到阻力作用（寫出一個(gè)原因即可）；
（4）根據(jù)上表正確描點(diǎn)，繪制了下列四個(gè)圖象，根據(jù)圖象D（從A、B、C、D中至少選填一個(gè)）可得出結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，當(dāng)小桶的重力mg一定時(shí)，加速度與滑塊、小桶組成的系統(tǒng)的質(zhì)量成反比．

Answer 1

分析 （1）滑塊在氣墊導(dǎo)軌上勻速運(yùn)動(dòng)，說明導(dǎo)軌水平，故加速度傳感器上的示數(shù)為0；
（2）理論值為a=$\frac{mg}{M+m}$，代入數(shù)據(jù)解得即可；
（3）塊在運(yùn)動(dòng)過程中，受到阻力作用；
（4）作圖時(shí)，做好作出直線圖象，這樣更能反映物理量之間的關(guān)系．

解答 解：（1）當(dāng)小車在氣墊導(dǎo)軌上勻速運(yùn)動(dòng)，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平，故加速傳感器的示數(shù)趨于0，
（2）桶和桶內(nèi)砝碼的重力提供小車和砝碼整體做加速運(yùn)動(dòng)的加速度，根據(jù)mg=（M+m）a，解得：a=$\frac{mg}{M+m}$，
帶入數(shù)據(jù)得：a=1.027m/s²，
（3）通過分析可知，加速度實(shí)際值要小于理論值，可能原因是滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中，受到阻力作用，
（4）作圖時(shí)，做好作出直線圖象，這樣更能反映物理量之間的關(guān)系，根據(jù)上表正確描點(diǎn)，繪制了下列四個(gè)圖象，根據(jù)圖象D可以得出結(jié)論：加速度與滑塊、小桶組成的系統(tǒng)的質(zhì)量成反比．
故答案為：（1）趨于0；（2）$\frac{mg}{M+m}$，1.027m/s²；（3）受到阻力作用；（4）D，加速度與滑塊、小桶組成的系統(tǒng)的質(zhì)量成反比．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了氣墊導(dǎo)軌的調(diào)整和加速度的理論值與實(shí)驗(yàn)值的比較，能分析出實(shí)驗(yàn)誤差的原因，注意作圖時(shí)，做好作出直線圖象，這樣更能反映物理量之間的關(guān)系，難度適中．