Question

14．一興趣小組探究加速度與力、質量的關系．實驗裝置如圖甲所示，拉力傳感器用來記錄小車受到拉力的大小．

（1）為了使傳感器記錄的力等于小車所受的合外力，應先調節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行．將長木板的一端墊起適當?shù)母叨�，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，直到打點計時器在紙帶上打出一系列間距相等的點；
（2）本實驗中不需要（填“需要”或“不需要”）砂和桶的總質量遠小于小車和傳感器的總質量；
（3）該興趣小組根據拉力傳感器和打點計時器所測數(shù)據在坐標系中作出的a-F圖象如圖乙所示．則圖象不通過原點的原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
（4）由圖象求出小車和傳感器的總質量為1kg．

Answer 1

分析 （1）實驗前要平衡摩擦力，使小車在木板上做勻速直線運動．
（2）小車受到的拉力可以由拉力傳感器測出，不需要滿足砂和桶的質量遠小于小車的質量．
（3）實驗前要平衡摩擦力，使小車受到的合力等于繩子的拉力，分析圖示圖象答題．
（4）應用牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達式，然后根據圖示圖象求出質量．

解答 解：（1）平衡摩擦力的標準為小車可以勻速運動，打點計時器打出的紙帶點跡間隔均勻；
（2）因傳感器可直接測出小車和傳感器受到的拉力，因此不需要保證砂和桶的質量遠小于小車和傳感器的總質量；
（3）由圖示a-F圖象可知，圖象與橫軸交點為（0.1，0），說明施加外力在0.1N之內小車和傳感器沒有加速度，說明實驗前漏掉的操作是沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足；
（4）由牛頓運動定律得：F-f-mgsinθ=ma，解得：a=$\frac{1}{m}$F-$\frac{f}{m}$-gsinθ，
則：a-F圖象斜率：k=$\frac{1}{m}$=$\frac{△a}{△F}$=$\frac{0.5}{0.6-0.1}$=1，
解得：m=1kg；即：小車和傳感器的總質量為1kg．
故答案為：（1）間距相等；（2）不需要；（3）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；（4）1．

點評 本題考查了實驗注意事項與實驗數(shù)據處理，探究加速度與力、質量的關系實驗需要平衡摩擦力，應用牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達式是解題的關鍵．