Question

【題目】探究學習小組欲探究物體的加速度與力、質量的關系，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，圖中小車的質量用M表示，鉤碼的質量用m表示。要順利完成該實驗：

(1)要使細線的拉力約等于鉤碼的總重力，應滿足的條件是_________________

(2)如圖是實驗中得到的—條紙帶，A 、B、C、D、E、F為6個相鄰的計數點，相鄰計數點間還有四個點未標出。打點計時器每隔0.02s打—個點，利用圖中給出的數據可求出小車的加速度a=________m/s2 (結果保留2位有效數字）

（3）某同學經過測量，計算得到如下數據，請在a-F圖中做出小車加速度與所受的合外力的關系圖像_________ .

（4）由圖像可看出，該實驗存在較大的誤差，產生誤差的主要原因是_____________________

Answer 1

【答案】M>>m； 0.50； ； 未平衡摩擦力；

【解析】

（1）根據FT=M≈mg可知必需平衡摩擦力且要滿足M＞＞m；
（2）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小；
（3）根據描點作圖法，將點平滑連線，即可求解；
（4）圖線不通過坐標原點，當F為某一值時，加速度為零，知平衡摩擦力不足。

（1）為使小車所受合外力等于細線的拉力，所以必需有小車的重力沿軌道的分力等于軌道對小車的摩擦力，所以做實驗時必需平衡摩擦力。以砂桶作為研究對象有mg-FT=ma；以小車作為研究對象有FT=Ma；聯立以上兩式可得FT=M；要繩子的拉力等于砂桶的總的重力，即M=mg，故=1，則有M＞＞m；
（2）由于相鄰兩計數點間還有4個點未畫出，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s。根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2得x5-x1=4aT2；解得：。
（3）根據表格數據，作出a與F的坐標，進行一一描點，然后平滑連線，即如圖所示；

（4）從圖象可以看出當有了一定的拉力F時，小車的加速度仍然是零，小車沒動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原點的原因是實驗前該同學未平衡（或未完全平衡）摩擦力。