Question

14．在做探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)：

（1）如圖1是某同學(xué)得到的一條紙帶，從0點(diǎn)開始每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依照打點(diǎn)的先后順序依次編號(hào)為1、2、3、4、5、6，測(cè)得x₁=5.18cm，x₂=4.40cm，x₃=3.62cm，x₄=2.78cm，x₅=2.00cm，x₆=1.22cm．根據(jù)紙帶求得小車的加速度大小為0.80m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（2）在實(shí)驗(yàn)中另一同學(xué)得不出當(dāng)小車的質(zhì)量一定時(shí)加速度a與作用力F成正比的正確圖線，而是得出下列圖2中圖線．請(qǐng)分別說(shuō)出得出圖中A、B、C三種圖的原因．
①得到A圖的原因平衡摩擦力時(shí)，軌道傾角過(guò)大．
②得到B圖的原因平衡摩擦力不夠，或未平衡摩擦力．
③得到C圖的原因未滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂、桶總質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）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小，
（2）①A圖象表明在小車的拉力為0時(shí)，合外力大于0，說(shuō)明平衡摩擦力過(guò)度．
②B圖象說(shuō)明在拉力大于0時(shí)，物體的加速度為0，說(shuō)明繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
③當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小，否則圖象將會(huì)發(fā)生彎曲．

解答 解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02s，所以相鄰兩記數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：T=5×0.02=0.1s．
根據(jù)逐差法有：
a=$\frac{{（x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}）-（x3+{x}_{2}+{x}_{1}）}{{（3T）}^{2}}$=$\frac{（1.22+2.00+2.78）-（3.62+4.40+5.18）}{9×0.01}$×0.01m/s²=-0.80m/s²，負(fù)號(hào)表示與運(yùn)動(dòng)方向相反．
（2）①A圖象表明在小車的拉力為0時(shí)，小車的加速度大于0，說(shuō)明合外力大于0，說(shuō)明平衡摩擦力過(guò)渡，即平衡摩擦力時(shí)，軌道傾角過(guò)大．
②B圖象說(shuō)明在拉力大于0時(shí)，物體的加速度為0，說(shuō)明合外力為0，即繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是沒(méi)有將長(zhǎng)木板的末端抬高或抬高不夠．
③該實(shí)驗(yàn)中當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂、桶總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小，隨著F的增大，即隨著鉤碼質(zhì)量增大，逐漸的鉤碼質(zhì)量不再比小車質(zhì)量小的多，因此會(huì)出現(xiàn)較大誤差，圖象會(huì)產(chǎn)生偏折現(xiàn)象．
故答案為：（1）0.80
（2）①平衡摩擦力時(shí)，軌道傾角過(guò)大
②平衡摩擦力不夠，或未平衡摩擦力
③未滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂、桶總質(zhì)量

點(diǎn)評(píng) （1）本題借助實(shí)驗(yàn)考查了勻變速直線的規(guī)律以及推論的應(yīng)用，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，提高解決問(wèn)題能力．
（2）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含義．