Question

【題目】為了探究在質(zhì)量不變時，物體的加速度與合力的關(guān)系，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置，力傳感器可以測得細(xì)線中的拉力，通過分析與小車相連的紙帶上打出的點(diǎn)跡可以得出小車的加速度，通過改變重物的質(zhì)量，得出力傳感器的數(shù)值和對應(yīng)的加速度數(shù)據(jù)，可畫出小車的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像，他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a-F圖線，如圖（b）所示， 。

（1）圖線__________（填“甲”或“乙”）應(yīng)該是在軌道左側(cè)未墊高的情況下得到的；

（2）在用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究在質(zhì)量不變時，物體的加速度與合力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，是否需要滿足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？___________（填“需要”或“不需要”）；

（3）小車的質(zhì)量m=________kg；小車在水平軌道上運(yùn)動所受阻力與重力的比值μ=___________。

Answer 1

【答案】 乙 不需要 0.5 0.4

【解析】（1）由圖象可知，當(dāng)F≠0時，a=0，也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車沒有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過小，即傾角過小，平衡摩擦力時應(yīng)將木板的左端墊得，所以圖線乙是在軌道左側(cè)未墊高的情況下得到的。

（2）小車受到的拉力由力傳感器得出，實(shí)驗(yàn)過程中不需要控制重物的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。

（3）根據(jù)牛頓第二定律：F=ma，可得，所以滑塊運(yùn)動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于小車的總質(zhì)量的倒數(shù)，由圖形b得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k=2，所以小車的總質(zhì)量：m=0.5kg，由圖形b得，在水平軌道上F=2N時，加速度a=0，根據(jù)牛頓第二定律得F-μmg=0，解得μ=0.4。