Question

5．“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖1所示．已知沙和桶的總質(zhì)量為m，小車總質(zhì)量為M．

（1）在裝置長木板時，應(yīng)在長木板上的不帶定滑輪一端下面墊一塊木板．反復(fù)移動木板的位置，直到小車在斜面上運動時，可以保持勻速直線運動狀態(tài)，這樣做的目的是平衡摩擦力
（2）在M＞＞m條件下，可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力．
（3）在實驗過程中，打出了一條紙帶如圖2所示．計時器打點的時間間隔為0.02s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離．打第2個計數(shù)點時小車的速度v=0.36m/s，該小車的加速度a=0.16m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）木板與小車間有摩擦力，為了減小誤差，需要平衡掉摩擦力，即墊高木板左端，使摩擦力與重力沿斜面向下的分力相等；
（2）根據(jù)牛頓第二定律分別對整體和砂和砂桶列方程可找出繩子的張力和砂和砂桶重力的關(guān)系，從而可分析出繩子對車的拉力大小等于沙和沙桶的重力的條件；
（3）小車做勻加速直線運動，可利用勻變速直線運動的推論△x=aT²求解加速度．

解答 解：（1）木板與小車間有摩擦力，為了減小誤差，需要平衡掉摩擦力，即墊高木板左端，使摩擦力與重力沿斜面向下的分力相等；
（2）以整體為研究對象有mg=（m+M）a
解得：$a=\frac{mg}{M+m}$
以M為研究對象有繩子的拉力
$F=Ma=\frac{Mmg}{M+m}$
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（3）打第2個計數(shù)點時小車的速度v=$\frac{{x}_{13}}{2T}=\frac{0.0352+0.0368}{0.2}=0.36m/s$，
由：△x=aT²得：
a=$\frac{0.0368-0.0352}{0.01}=0.16m/{s}^{2}$
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）M＞＞m；（3）0.36；0.16．

點評 對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時要清楚每一項操作存在的理由，還要會分析實驗誤差，數(shù)據(jù)處理時注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．