Question

【題目】如圖所示為“探究物體加速度與所受合外力關系”的實驗裝置。

某同學的實驗步驟如下：

①用天平測量并記錄物塊和拉力傳感器的總質量M；

②調整長木板和滑輪，使長木板水平且細線平行于長木板；

③在托盤中放入適當的砝碼，接通電源，釋放物塊，記錄拉力傳感器的讀數F1，根據相對應的紙帶，求出加速度a1；

④多次改變托盤中砝碼的質量，重復步驟③，記錄傳感器的讀數Fn，求出加速度an。

請回答下列問題：

（1）圖乙是某次實驗得到的紙帶，測出連續相鄰計時點O、A、B、C、D之間的間距為x1、x2、x3、x4，若打點周期為T，則物塊的加速度大小為a=________________（用x1、x2、x3、x4、T表示）。

（2）根據實驗得到的數據，以拉力傳感器的讀數F為橫坐標、物塊的加速度a為縱坐標，畫出a-F圖線如圖丙所示，圖線不通過原點的原因是____________，圖線斜率的倒數代表的物理量是__________。

（3）根據該同學的實驗，還可得到物塊與長木板之間動摩擦因數μ，其值可用M、a-F圖線的橫截距F0和重力加速度g表示為μ=____________，與真實值相比，測得的動摩擦因數__________（填“偏大”或“偏小”）。

Answer 1

【答案】 ； 沒有平衡摩擦力； M； ； 偏大；

【解析】

（1）應用勻變速直線運動的推論：△x=aT2求出加速度表達式。

（2）當繩子上有拉力時，物體的加速度卻為零，由此可知實驗存在的問題．根據可知圖線斜率的倒數代表的物理意義；

（3）根據圖像的截距F0的意義求解動摩擦因數，阻力包括了木塊所受的所有阻力之和.

（1）打點計時器打點時間間隔為T，由勻變速直線運動推論：△x=aT2可知，加速度為： ；

（2）由圖可知，當繩子上有拉力時，物體的加速度卻為零，由此可知實驗之前該同學未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分．根據可知圖線斜率的倒數代表的物理量是物塊和拉力傳感器的總質量M；

（3）由圖像可知，物塊與木板之間的摩擦力為F0，則F0=μMg，即；因阻力包括了木塊所受的所有阻力之和，此值大于滑動摩擦力，則與真實值相比，測得的動摩擦因數偏大。