Question

18．某同學(xué)設(shè)計了一個“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，如圖1所示為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有砝碼的砝碼盤，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，電源頻率為50Hz．

（1）平衡摩擦力后，可認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于砝碼和砝碼盤的總重力，需滿足的條件是小車的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量．
（2）實(shí)驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如圖2所示，由該紙帶可求得小車的加速度a=0.88m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)值）．
（3）某同學(xué)將有關(guān)測量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計的表格中，如表，他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a-F圖象（如圖3所示），造成圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的主要原因是在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力．

次數(shù)	1	2	3	4	5
砝碼盤中砝碼的重力F/N	0.10	0.20	0.29	0.39	0.49
小車的加速度a/（m•s-2）	0.88	1.44	1.84	2.68	2.89

Answer 1

分析 （1）根據(jù)牛頓第二定律，運(yùn)用整體法和隔離法得出細(xì)線拉力的表達(dá)式，通過表達(dá)式分析細(xì)繩對小車的拉力F等于砝碼和砝碼盤的總重力的條件．
（2）根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量，運(yùn)用逐差法求出加速度．
（3）由圖象可知，當(dāng)外力為零時，物體有加速度，通過對小車受力分析即可求解．

解答 解：（1）對整體分析，加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對小車分析，根據(jù)牛頓第二定律得，細(xì)線的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，知當(dāng)小車的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量，可認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于砝碼和砝碼盤的總重力．
（2）根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得，a=$\frac{（7.75+8.64-6.00-6.87）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=0.88m/s²．
（3）由圖象可知，當(dāng)外力為零時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力．
故答案為：（1）遠(yuǎn)大于
（2）0.88．
（3）在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力

點(diǎn)評 解答實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是正確理解實(shí)驗(yàn)原理，加強(qiáng)基本物理知識在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，同時不斷提高應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解答物理問題的能力．