Question

14．在做探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗時：

（1）如圖1是某同學得到的一條紙帶，從0點開始每5個計時點取一個計數(shù)點，依照打點的先后順序依次編號為1、2、3、4、5、6，測得x₁=5.18cm，x₂=4.40cm，x₃=3.62cm，x₄=2.78cm，x₅=2.00cm，x₆=1.22cm．根據(jù)紙帶求得小車的加速度大小為0.80m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（2）在實驗中另一同學得不出當小車的質(zhì)量一定時加速度a與作用力F成正比的正確圖線，而是得出下列圖2中圖線．請分別說出得出圖中A、B、C三種圖的原因．
①得到A圖的原因平衡摩擦力時，軌道傾角過大．
②得到B圖的原因平衡摩擦力不夠，或未平衡摩擦力．
③得到C圖的原因未滿足小車質(zhì)量遠遠大于砂、桶總質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
（2）①A圖象表明在小車的拉力為0時，合外力大于0，說明平衡摩擦力過度．
②B圖象說明在拉力大于0時，物體的加速度為0，說明繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
③當小車的質(zhì)量遠大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時，才能近似認為細線對小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小，否則圖象將會發(fā)生彎曲．

解答 解：（1）打點計時器的打點周期為0.02s，所以相鄰兩記數(shù)點間的時間間隔為：T=5×0.02=0.1s．
根據(jù)逐差法有：
a=$\frac{{（x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}）-（x3+{x}_{2}+{x}_{1}）}{{（3T）}^{2}}$=$\frac{（1.22+2.00+2.78）-（3.62+4.40+5.18）}{9×0.01}$×0.01m/s²=-0.80m/s²，負號表示與運動方向相反．
（2）①A圖象表明在小車的拉力為0時，小車的加速度大于0，說明合外力大于0，說明平衡摩擦力過渡，即平衡摩擦力時，軌道傾角過大．
②B圖象說明在拉力大于0時，物體的加速度為0，說明合外力為0，即繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是沒有將長木板的末端抬高或抬高不夠．
③該實驗中當小車的質(zhì)量遠大于砂、桶總質(zhì)量時，才能近似認為細線對小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小，隨著F的增大，即隨著鉤碼質(zhì)量增大，逐漸的鉤碼質(zhì)量不再比小車質(zhì)量小的多，因此會出現(xiàn)較大誤差，圖象會產(chǎn)生偏折現(xiàn)象．
故答案為：（1）0.80
（2）①平衡摩擦力時，軌道傾角過大
②平衡摩擦力不夠，或未平衡摩擦力
③未滿足小車質(zhì)量遠遠大于砂、桶總質(zhì)量

點評 （1）本題借助實驗考查了勻變速直線的規(guī)律以及推論的應用，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用，提高解決問題能力．
（2）解決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，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含義．