7.某同學用如圖甲所示的裝置探究小車加速度與合外力的關(guān)系.圖中小車A左端連接一紙帶并穿過打點計時器B的限位孔,右端用一輕繩繞過滑輪系于拉力傳感器C的下端,A、B置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上.不計繩與滑輪的摩擦及滑輪的質(zhì)量.實驗時,先接通電源再釋放小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點.該同學在保證小車A質(zhì)量不變的情況下,通過改變P的質(zhì)量來改變小車A所受的外力,由傳感器和紙帶測得的拉力F和加速度a.實驗中作出小車加速度a與力F的關(guān)系圖象如圖乙所示.
(1)在實驗中不需要(選填“需要”或“不需要”)滿足重物P的質(zhì)量遠小于小車A的質(zhì)量.
(2)根據(jù)圖象推測,實驗操作中重要的疏漏是沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠.
(3)已知重力加速度為g,若從圖乙中測得圖線的斜率為k,則A的質(zhì)量是$\frac{1}{k}$.

分析 (1)繩子拉小車的力可以由拉力傳感器直接測量出來,不需要滿足重物P的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量;
(2)當繩子上有拉力時小車的加速度還為0,則沒有平衡摩擦力或平衡的不夠;
(3)根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合圖象的斜率的物理意義求解.

解答 解:(1)因為繩子拉小車的力可以由拉力傳感器直接測量出來,故不需要滿足重物P的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量;
(2)從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點,當繩子上有拉力時小車的加速度還為0,說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消了.該同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟.所以原因是沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠.
(3)根據(jù)F=ma得a-F圖象的斜率k=$\frac{1}{m}$,
則m=$\frac{1}{k}$
故答案為:(1)不需要;(2)沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠;(3)$\frac{1}{k}$

點評 解決本實驗問題首先要掌握該實驗原理,了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項.其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應當清楚,知道a-F圖象的斜率表示加速度.

練習冊系列答案
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