Question

7．某同學(xué)用如圖甲所示的裝置探究小車加速度與合外力的關(guān)系．圖中小車A左端連接一紙帶并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B的限位孔，右端用一輕繩繞過(guò)滑輪系于拉力傳感器C的下端，A、B置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板上．不計(jì)繩與滑輪的摩擦及滑輪的質(zhì)量．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源再釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)．該同學(xué)在保證小車A質(zhì)量不變的情況下，通過(guò)改變P的質(zhì)量來(lái)改變小車A所受的外力，由傳感器和紙帶測(cè)得的拉力F和加速度a．實(shí)驗(yàn)中作出小車加速度a與力F的關(guān)系圖象如圖乙所示．
（1）在實(shí)驗(yàn)中不需要（選填“需要”或“不需要”）滿足重物P的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車A的質(zhì)量．
（2）根據(jù)圖象推測(cè)，實(shí)驗(yàn)操作中重要的疏漏是沒(méi)有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．
（3）已知重力加速度為g，若從圖乙中測(cè)得圖線的斜率為k，則A的質(zhì)量是$\frac{1}{k}$．

Answer 1

分析 （1）繩子拉小車的力可以由拉力傳感器直接測(cè)量出來(lái)，不需要滿足重物P的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；
（2）當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車的加速度還為0，則沒(méi)有平衡摩擦力或平衡的不夠；
（3）根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合圖象的斜率的物理意義求解．

解答 解：（1）因?yàn)槔K子拉小車的力可以由拉力傳感器直接測(cè)量出來(lái)，故不需要滿足重物P的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；
（2）從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒(méi)過(guò)原點(diǎn)，當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車的加速度還為0，說(shuō)明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消了．該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡摩擦力這個(gè)步驟．所以原因是沒(méi)有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．
（3）根據(jù)F=ma得a-F圖象的斜率k=$\frac{1}{m}$，
則m=$\frac{1}{k}$
故答案為：（1）不需要；（2）沒(méi)有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠；（3）$\frac{1}{k}$

點(diǎn)評(píng) 解決本實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．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，知道a-F圖象的斜率表示加速度．