Question

6．探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)以小車的加速度a為縱坐標(biāo)，細(xì)線的拉力F（即砝碼和砝碼盤的總重力G）為橫坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，并在圖1畫出a-F圖象得出加速度與力的關(guān)系．

（1）實(shí)驗(yàn)中將砝碼和砝碼盤的總重力視為繩的拉力，必需滿足的條件：盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車及砝碼總質(zhì)量M；
（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，某次實(shí)驗(yàn)獲得的一條紙帶如圖2所示，選出1、2、3、4、5共5個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)得x₁=1.19cm、x₂=1.61cm、x₃=2.00cm、x₄=2.39cm則，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.10s，小車在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打“2”計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度v₂=0.14，小車的加速度是a=0.40．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
（3）某同學(xué)測(cè)得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示：（小車質(zhì)量保持不變）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖中作a-F圖象．

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/m．s-2	0.10	0.19	0.30	0.41	0.50

（4）該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．
當(dāng)盤及盤中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及砝碼總質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論計(jì)算2點(diǎn)的瞬時(shí)速度以及加速度；

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中將砝碼和砝碼盤的總重力視為繩的拉力，必需滿足的條件是盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車及砝碼總質(zhì)量M．
（2）相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：T=0.02×5=0.10s
小車在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打“2”計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度為：v₂=$\frac{0.0119+0.0200}{2×0.1}$=0.14m/s
小車的加速度為：a=$\frac{0.0200+0.0239-0.0161-0.0119}{4×0.01}$=0.40m/s²
（3）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖1中作a-F圖象．

（4）由圖可以看出當(dāng)F達(dá)到一定數(shù)值之后才開始有加速度，該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車及砝碼總質(zhì)量M；（2）0.10；0.14，0.40．（3）如圖所示；（4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的研究方法，會(huì)通過圖象探究加速度和力和質(zhì)量的關(guān)系，知道實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)認(rèn)為：1、認(rèn)為細(xì)線的拉力等于小車的合力，2、認(rèn)為砝碼盤和砝碼的總重力等于細(xì)線的拉力．