Question

5．某探究學(xué)習(xí)小組欲探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖1所示的裝置，圖中小車的質(zhì)量用M表示，鉤碼的質(zhì)量用m表示．要順利完成該實(shí)驗(yàn)，則：

（1）為使小車所受合外力等于細(xì)線的拉力，應(yīng)采取的措施是平衡摩擦力；要使細(xì)線的拉力約等于鉤碼的總重力，應(yīng)滿足的條件是M＞＞m．
（2）某次打出的某一條紙帶，A、B、C、D、E、F為相鄰的6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖2所示，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出．利用圖中給出的數(shù)據(jù)可求出小車的加速度a=0.51m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）某位同學(xué)經(jīng)過測(cè)量、計(jì)算得到如下數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D3中作出小車加速度與所受合外力的關(guān)系圖象．

組別	1	2	3	4	5	6	7
M/kg	0.58	0.58	0.58	0.58	0.58	0.58	0.58
F/N	0.10	0.15	0.20	0.25	0.30	0.35	0.40
a/m•s-2	0.13	0.17	0.26	0.34	0.43	0.51	0.59

（4）由圖象可以看出，該實(shí)驗(yàn)存在著較大的誤差，產(chǎn)生誤差的主要原因是：木板傾角偏�。ɑ颉捌胶饽Σ亮Σ蛔恪被颉澳┩耆�平衡摩擦力”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)F_T=M$\frac{mg}{M+m}$≈mg可知必需平衡摩擦力且要滿足M＞＞m；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大��；
（3）根據(jù)描點(diǎn)作圖法，將點(diǎn)平滑連線，即可求解；
（4）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．

解答 解：（1）為使小車所受合外力等于細(xì)線的拉力，所以必需有小車的重力沿軌道的分力等于軌道對(duì)小車的摩擦力，所以做實(shí)驗(yàn)時(shí)必需平衡摩擦力．
以砂桶作為研究對(duì)象有mg-F_T=ma
以小車作為研究對(duì)象有F_T=Ma
聯(lián)立以上兩式可得F_T=M$\frac{mg}{M+m}$要繩子的拉力等于砂桶的總的重力，即M$\frac{mg}{M+m}$=mg，
故$\frac{M}{M+m}$=1，則有M＞＞m；
（2）由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，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△x=aT²得
解得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{（2T）^{2}}$=$\frac{0.0782-0.029-0.029}{0．{2}^{2}}$=0.51m/s²．
（3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)，作出a與F的坐標(biāo)，進(jìn)行一一描點(diǎn)，然后平滑連線，即如圖所示；
（4）從圖象可以看出當(dāng)有了一定的拉力F時(shí)，小車的加速度仍然是零，小車沒動(dòng)說明小車的合力仍然是零，即小車還受到摩擦力的作用，說明摩擦力還沒有平衡掉，或者是平衡摩擦力了但是平衡的還不夠，沒有完全平衡掉摩擦力，
所以圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是實(shí)驗(yàn)前該同學(xué)未平衡（或未完全平衡）摩擦力．
故答案為：（1）平衡摩擦力，M＞＞m；
（2）0.50；（3）如上圖所示；
（4）木板傾角偏�。ɑ颉捌胶饽Σ亮Σ蛔恪被颉澳┩耆�平衡摩擦力”）．

點(diǎn)評(píng) 掌握實(shí)驗(yàn)原理是正確解決實(shí)驗(yàn)題目的前提條件；實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力，平衡摩擦力不足或過平衡摩擦力都是錯(cuò)誤的．
要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．