Question

3．在探究加速度與力、質量關系的實驗中，采用如圖甲所示的裝置．
（1）實驗過程中，電火花計時器應接在220V（選填220V、6V以下）交流（選填“直流”或“交流”）電源上．
（2）某小組在探究“質量一定時，加速度與合力成正比”的實驗中，測出多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖象，已知實驗過程中細線與木板始終保持平行，則圖線沒有過坐標原點的原因可是未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不夠），圖線上部彎曲的原因可能是砝碼盤和砝碼的總質量未遠小于木塊的質量

（3）如圖丙為實驗中打出的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為依次選取的7個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出．從紙帶上測出x₁=3.20cm，x₂=4.52cm，x₅=8.42cm，x₆=9.70cm．則木塊加速度的大小a=1.3m/s²（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）電火花計時器應接220V交流電源．
（2）圖線與橫軸的交點不為零，意味著當繩子的拉力不為0時，合外力仍然為0，要滿足砝碼盤和砝碼的總質量遠小于木塊的質量．
（3）利用逐差法（x₅+x₆）-（x₁+x₂）=8aT²求物體的加速度

解答 解：（1）電火花計時器應接220V交流電源．
（2）圖線與橫軸的交點不為零，意味著當繩子的拉力不為0時，物體的加速度仍然為零，合外力仍然為0，即物體仍然受到木板的摩擦力，所以實驗者可能是忘記平衡摩擦力，也可能是已平衡了摩擦力，但平衡摩擦力不足．
以整體為研究對象有mg=（m+M）a，則有a=$\frac{mg}{m+M}$，
而在實驗的過程中，我們認為繩子的拉力F等于砝碼盤和砝碼的重力mg，而實際上繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{m+M}$，故要讓繩子的拉力F約等于砝碼盤和砝碼的重力mg，那么M≈M+m，故應該是m＜＜M．
而當m不再遠遠小于M時，隨m的增大物體的加速度逐漸減小且無限趨近于g，故圖線上部彎曲的原因可能是未滿足砝碼盤和砝碼的總質量遠小于木塊的質量．
（3）由于相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出，故相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T=5×0.02=0.1s．．
應該利用逐差法求物體的加速度：（x₅+x₆）-（x₁+x₂）=8aT²
解得物體的加速度a=$\frac{{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{2}-{x}_{1}}{8{T}^{2}}=\frac{0.0842+0.097-0.032-0.0452}{0.08}$=1.3m/s²
故答案為：（1）220V；交流；              
（2）未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不夠）；砝碼盤和砝碼的總質量未遠小于木塊的質量            
（3）1.3

點評 本題考查了打點計時器的應用及打出的紙帶的處理方法，有利于學生基本知識的掌握，同時也考查了學生對實驗數(shù)據(jù)的處理方法，及試驗條件的掌握，難度適中．