12.用如圖1所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車的質(zhì)量M(含車中的鉤碼)不變,用在繩的下端掛的鉤碼的總重力mg作為小車受到的合力,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車后端拖動(dòng)的紙帶測(cè)出小車運(yùn)動(dòng)的加速度.

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)繩的下端先不掛鉤碼,反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置,直到小車做勻速直線運(yùn)動(dòng),這樣做的目的是平衡小車運(yùn)動(dòng)中所受的摩擦阻力.
(2)圖2為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分,從比較清晰的點(diǎn)跡起,在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡沒有標(biāo)出,測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)之間的距離,如圖所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源兩端,則此次實(shí)驗(yàn)中小車運(yùn)動(dòng)的加速度的測(cè)量值a=1.0 m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(3)保持小車的質(zhì)量M(含車中的鉤碼)不變,改變繩的下端掛的鉤碼的總質(zhì)量m,該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F變化的圖線如圖3所示.該圖線不通過原點(diǎn),其主要原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.

分析 (1)探究物體加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,要使小車受到的拉力等于鉤碼的重力,在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)平衡摩擦力;
(2)根據(jù)紙帶數(shù)據(jù),由△x=at2可求小車的加速度;
(3)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)實(shí)驗(yàn)時(shí)繩的下端先不掛鉤碼,反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置,直到小車做勻速直線運(yùn)動(dòng),以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小車的合力就是繩子的拉力.這樣做的目的是平衡小車運(yùn)動(dòng)中所受的摩擦阻力.
(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔 t=0.02s×5=0.1s,
由△x=at2可得:小車的加速度a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{t}^{2}}=\frac{0.216-0.0879-0.0879}{0.04}$=1.0m/s2
(3)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)未平衡摩擦力或未平衡摩擦力不足.
故答案為:(1)平衡小車運(yùn)動(dòng)中所受的摩擦阻力;(2)1.0;(3)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn),我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去理解.對(duì)牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中關(guān)鍵明確平衡摩擦力的原因和要求滿足砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的理由.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)該汽車的加速度大。
(2)6s內(nèi)汽車加速運(yùn)動(dòng)的位移大;
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A.圓周運(yùn)動(dòng)的周期為:T=2π$\sqrt{\frac{2R}{g}}$
B.圓周運(yùn)動(dòng)的周期為:T=2π$\sqrt{\frac{R}{g}}$
C.在B、D處球拍對(duì)球的作用力為$\frac{2mg}{sinθ}$
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