Question

某實(shí)驗(yàn)小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)出如下的實(shí)驗(yàn)方案，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．已知小車質(zhì)量M＝214.6 g，砝碼盤質(zhì)量m0＝7.8 g，所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電頻率f＝50 Hz.其實(shí)驗(yàn)步驟是：

A．按圖中所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；

B．調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長(zhǎng)木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)；

C．取下細(xì)繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；

D．將小車置于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器旁，先接通電源，再放開(kāi)小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；E．重新掛上細(xì)繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)B－D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度．

回答下列問(wèn)題：

（1）按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？________(填“是”或“否”)．

（2）實(shí)驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如圖所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝_______ m/s2（保留兩位有效數(shù)字）.

（3）某同學(xué)將有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)填入他所 設(shè)計(jì)的表格中，如表，他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫(huà)出a－F圖象(如上圖)．圖中a－F圖象斜率的物理意義： ,造成圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條最主要原因是： ，該圖線延長(zhǎng)線在橫軸截距的數(shù)值表示__________。

次數(shù)	1	2	3	4	5
砝碼盤中砝碼的重力F/N	0.10	0.20	0.29	0.39	0.49
小車的加速度a/(m·s－2)	0.88	1.44	1.84	2.38	2.89

 

 

Answer 1

（1） 否； (2) a＝ 0.88 m/s2.(3) 小車的質(zhì)量的倒數(shù)；在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力(只要涉及“未考慮砝碼盤質(zhì)量的因素”就算正確) ；砝碼盤的重力 。

【解析】

試題分析：（1）當(dāng)物體小車勻速下滑時(shí)有：mgsinθ=f+（m+m0）g，當(dāng)取下細(xì)繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為（m+m0）g，由此可知該實(shí)驗(yàn)中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．（2）在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù)，

即△x=aT2，則有：

（3）因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/GZWL/web/STSource/2015020406053600537282/SYS201502040605370522709712_DA/SYS201502040605370522709712_DA.002.png">，故圖中a－F圖象斜率的物理意義：小車的質(zhì)量的倒數(shù)；由圖象可知，當(dāng)外力為零時(shí)，物體有加速度，這說(shuō)明在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力，故造成圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條最主要原因是在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力，根據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可知該圖線延長(zhǎng)線與橫軸的交點(diǎn)是砝碼盤的重力大小。

考點(diǎn)：探究加速度與物體受力的關(guān)系實(shí)驗(yàn).