Question

5．“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．

（1）此實(shí)驗(yàn)中，研究對(duì)象是小車及車上鈎碼，它受到的牽引力在滿足條件小桶和懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，可認(rèn)為等于懸掛物的重力大�。�
（2）關(guān)于平衡摩擦力的說(shuō)法正確的是BE
A．平衡摩擦力的實(shí)質(zhì)是小車（及車上砝碼）的重力沿木板方向的分力與木板與小車間、紙帶與計(jì)時(shí)器間、繩與滑輪間、滑輪與軸間等摩擦力平衡
B．平衡摩擦力的實(shí)質(zhì)是小車（及車上砝碼）的重力沿木板方向的分力與小車和紙帶所受的摩擦力平衡
C．平衡摩擦力要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)：在小桶的牽引下，小車帶動(dòng)紙帶從長(zhǎng)木板的一端向有定滑輪的另一端勻速滑下
D．平衡摩擦力辦法是反復(fù)調(diào)節(jié)小桶中重物的多少和木板下所墊木塊的厚度、位置
E．去掉小桶和細(xì)繩，若小車拖著紙帶沿長(zhǎng)木板滑下時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打的點(diǎn)痕的距離是均勻的，就是算完成了“平衡摩擦力”
（3）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖2所示．計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離．該小車的加速度a=0.16m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（4）平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

砝碼盤(pán)中砝 碼總重力F（N）	0.196	0.392	0.588	0.784	0.980
加速度a（m•s-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖3所示的坐標(biāo)系中作出a-F的關(guān)系圖象．
（5）根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過(guò)原點(diǎn)．請(qǐng)說(shuō)明主要原因．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象為小車及車上的砝碼，根據(jù)牛頓第二定律，運(yùn)用整體法和隔離法得出拉力的表達(dá)式，確定拉力等于懸掛物的重力大小的條件．
（2）平衡摩擦力是為了讓小車及車上砝碼重力沿木板方向的分力等于小車和紙帶的阻力．
（3）根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度．
（4、5）作出a-F圖線，結(jié)合圖線分析圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因．

解答 解：（1）探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系，研究的對(duì)象是小車及車上砝碼，
對(duì)整體分析，整體的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對(duì)小車分析，則繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{mg}{M}}$，可知桶和懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為拉力等于懸掛物的重力大�。�
（2）平衡摩擦力的實(shí)質(zhì)是小車（及車上砝碼）的重力沿木板方向的分力與小車和紙帶所受的摩擦力平衡，方法是輕推小車，讓小車拖著紙帶能做勻速直線運(yùn)動(dòng)即可，即去掉小桶和細(xì)繩，若小車拖著紙帶沿長(zhǎng)木板滑下時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打的點(diǎn)痕的距離是均勻的．故選：BE．
（3）根據(jù)△x=aT²得，加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{（3.68-3.52）×1{0}^{-2}}{0.01}=0.16m/{s}^{2}$，或a=$\frac{（3.83-3.68）×1{0}^{-2}}{0.01}=0.15m/{s}^{2}$．
（4）作出a-F圖線，如圖所示．
（5）小車、砝碼盤(pán)和砝碼組成的系統(tǒng)所受合外力為砝碼盤(pán)和砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏計(jì)了砝碼盤(pán)的重力，導(dǎo)致合力F的測(cè)量值小于真實(shí)值，a-F的圖線不過(guò)原點(diǎn)未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力．
故答案為：（1）小車及車上鈎碼，小桶和懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量
（2）BE  
（3）0.16 或0.15 
（4）如圖所示

（5）小車、砝碼盤(pán)和砝碼組成的系統(tǒng)所受合外力為砝碼盤(pán)和砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏計(jì)了砝碼盤(pán)的重力，導(dǎo)致合力F的測(cè)量值小于真實(shí)值，a-F的圖線不過(guò)原點(diǎn)未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力．

點(diǎn)評(píng) 1、要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．
2、對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．