Question

3．用如圖所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車的質(zhì)量M（含車中的鉤碼）不變，用在繩的下端掛的鉤碼的總重力mg作為小車受到的合力，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車后端拖動(dòng)的紙帶測出小車運(yùn)動(dòng)的加速度．

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)繩的下端先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是平衡摩擦力．
（2）圖為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡沒有標(biāo)出，測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)之間的距離，如圖所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源兩端，則此次實(shí)驗(yàn)中小車運(yùn)動(dòng)的加速度的測量值a=1.0 m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（3）保持小車的質(zhì)量M（含車中的鉤碼）不變，改變繩的下端掛的鉤碼的總質(zhì)量m，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F變化的圖線如圖所示．該圖線不通過原點(diǎn)，其主要原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（4）乙、丙兩同學(xué)用同一裝置探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，畫出了各自得到的a一F圖線，如圖（b）所示．則是兩同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)兩小車質(zhì)量取值不同造成的．
（5）隨著F的增大，a一F圖線最后會(huì)略微向下彎曲（填上或下）．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)繩的下端先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，目的是平衡摩擦力．
（2）根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，運(yùn)用逐差法求出加速度．
（3）根據(jù)F不等于零，加速度仍然為零，分析圖線不過原點(diǎn)的原因．
（4）根據(jù)牛頓第二定律得出斜率的物理意義，從而進(jìn)行判斷．
（5）隨著F的增大，不滿足M＞＞m時(shí)，a-F圖線最后會(huì)略微下彎曲．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)繩的下端先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是平衡摩擦力．
（2）根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得，a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{（21.60-8.79-8.79）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=1.0m/s²．
（3）由圖線可知，F(xiàn)不等于零，a仍然為零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（4）a-F圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，兩同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)兩小車的質(zhì)量不同．
（5）隨著F的增大，不滿足M＞＞m時(shí)，a-F圖線最后會(huì)略微下彎曲；
故答案為：（1）平衡摩擦力，（2）1.0，（3）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，（4）兩小車質(zhì)量，（5）下．

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握，知道只有小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和盤的總質(zhì)量，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．