Question

3．甲、乙同學(xué)通過實驗探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系．
（1）甲同學(xué)組裝的實驗裝置如圖（a）所示，請寫出該裝置中的錯誤或不妥之處．（寫出兩處即可）
①打點計時器應(yīng)接交流電源；
②小車應(yīng)靠近打點計時器．
（2）乙同學(xué)設(shè)計了如圖（b）所示的實驗裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計算機可得滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．兩同學(xué)合作在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a-F圖線，如圖（c）所示．
①圖線甲一定是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的（選填“甲”或“乙”）；
②滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量M=0.5kg；滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2．

Answer 1

分析 （1）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．
（2）知道滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)，對滑塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解．

解答 解：（1）該裝置中的錯誤或不妥之處：
①打點計時器應(yīng)接交流電源；
②小車應(yīng)靠近打點計時器，如果小車靠近滑輪，打出來的紙帶數(shù)據(jù)很短，不利于數(shù)據(jù)處理分析．
（2）由圖象甲可知，當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高．所以圖線甲是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
根據(jù)F=ma得a=$\frac{F}{m}$，所以滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．
由圖形乙得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k=2，
所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5Kg 
由圖形乙得，在水平軌道上F=1N時，加速度a=0，
根據(jù)牛頓第二定律得：F-μmg=0
解得：μ=0.2
故答案為：（1）①打點計時器應(yīng)接交流電源；②小車應(yīng)靠近打點計時器；（2）①甲；②0.5；0.2

點評 本題第二問通過作出兩個量的圖象，然后由圖象去尋求未知量與已知量的關(guān)系．運用數(shù)學(xué)知識和物理量之間關(guān)系式結(jié)合起來求解，難度適中．