Question

5．“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．

（1）此實(shí)驗(yàn)中，研究對(duì)象是小車(chē)及車(chē)上鈎碼，它受到的牽引力在滿(mǎn)足條件小桶和懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量時(shí)，可認(rèn)為等于懸掛物的重力大�。�
（2）關(guān)于平衡摩擦力的說(shuō)法正確的是BE
A．平衡摩擦力的實(shí)質(zhì)是小車(chē)（及車(chē)上砝碼）的重力沿木板方向的分力與木板與小車(chē)間、紙帶與計(jì)時(shí)器間、繩與滑輪間、滑輪與軸間等摩擦力平衡
B．平衡摩擦力的實(shí)質(zhì)是小車(chē)（及車(chē)上砝碼）的重力沿木板方向的分力與小車(chē)和紙帶所受的摩擦力平衡
C．平衡摩擦力要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)：在小桶的牽引下，小車(chē)帶動(dòng)紙帶從長(zhǎng)木板的一端向有定滑輪的另一端勻速滑下
D．平衡摩擦力辦法是反復(fù)調(diào)節(jié)小桶中重物的多少和木板下所墊木塊的厚度、位置
E．去掉小桶和細(xì)繩，若小車(chē)拖著紙帶沿長(zhǎng)木板滑下時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打的點(diǎn)痕的距離是均勻的，就是算完成了“平衡摩擦力”
（3）在平衡小車(chē)與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖2所示．計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離．該小車(chē)的加速度a=0.16m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（4）平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車(chē)上．掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度．小車(chē)的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

砝碼盤(pán)中砝 碼總重力F（N）	0.196	0.392	0.588	0.784	0.980
加速度a（m•s-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖3所示的坐標(biāo)系中作出a-F的關(guān)系圖象．
（5）根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖線(xiàn)不通過(guò)原點(diǎn)．請(qǐng)說(shuō)明主要原因．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象為小車(chē)及車(chē)上的砝碼，根據(jù)牛頓第二定律，運(yùn)用整體法和隔離法得出拉力的表達(dá)式，確定拉力等于懸掛物的重力大小的條件．
（2）平衡摩擦力是為了讓小車(chē)及車(chē)上砝碼重力沿木板方向的分力等于小車(chē)和紙帶的阻力．
（3）根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度．
（4、5）作出a-F圖線(xiàn)，結(jié)合圖線(xiàn)分析圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因．

解答 解：（1）探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系，研究的對(duì)象是小車(chē)及車(chē)上砝碼，
對(duì)整體分析，整體的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對(duì)小車(chē)分析，則繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{mg}{M}}$，可知桶和懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量，可認(rèn)為拉力等于懸掛物的重力大�。�
（2）平衡摩擦力的實(shí)質(zhì)是小車(chē)（及車(chē)上砝碼）的重力沿木板方向的分力與小車(chē)和紙帶所受的摩擦力平衡，方法是輕推小車(chē)，讓小車(chē)拖著紙帶能做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)即可，即去掉小桶和細(xì)繩，若小車(chē)拖著紙帶沿長(zhǎng)木板滑下時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打的點(diǎn)痕的距離是均勻的．故選：BE．
（3）根據(jù)△x=aT²得，加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{（3.68-3.52）×1{0}^{-2}}{0.01}=0.16m/{s}^{2}$，或a=$\frac{（3.83-3.68）×1{0}^{-2}}{0.01}=0.15m/{s}^{2}$．
（4）作出a-F圖線(xiàn)，如圖所示．
（5）小車(chē)、砝碼盤(pán)和砝碼組成的系統(tǒng)所受合外力為砝碼盤(pán)和砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏計(jì)了砝碼盤(pán)的重力，導(dǎo)致合力F的測(cè)量值小于真實(shí)值，a-F的圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力．
故答案為：（1）小車(chē)及車(chē)上鈎碼，小桶和懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量
（2）BE  
（3）0.16 或0.15 
（4）如圖所示

（5）小車(chē)、砝碼盤(pán)和砝碼組成的系統(tǒng)所受合外力為砝碼盤(pán)和砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏計(jì)了砝碼盤(pán)的重力，導(dǎo)致合力F的測(cè)量值小于真實(shí)值，a-F的圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力．

點(diǎn)評(píng) 1、要提高應(yīng)用勻變速直線(xiàn)的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)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．
2、對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．