Question

3．用如圖所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關系”的實驗．實驗時保持小車的質(zhì)量M（含車中的鉤碼）不變，用在繩的下端掛的鉤碼的總重力mg作為小車受到的合力，用打點計時器和小車后端拖動的紙帶測出小車運動的加速度．

（1）實驗時繩的下端先不掛鉤碼，反復調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運動，這樣做的目的是平衡摩擦力．
（2）圖為實驗中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標出了連續(xù)的5個計數(shù)點A、B、C、D、E，相鄰兩個計數(shù)點之間都有4個點跡沒有標出，測出各計數(shù)點到A點之間的距離，如圖所示．已知打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源兩端，則此次實驗中小車運動的加速度的測量值a=1.0 m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（3）保持小車的質(zhì)量M（含車中的鉤碼）不變，改變繩的下端掛的鉤碼的總質(zhì)量m，該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F變化的圖線如圖所示．該圖線不通過原點，其主要原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（4）乙、丙兩同學用同一裝置探究加速度與力的關系時，畫出了各自得到的a一F圖線，如圖（b）所示．則是兩同學做實驗時兩小車質(zhì)量取值不同造成的．
（5）隨著F的增大，a一F圖線最后會略微向下彎曲（填上或下）．

Answer 1

分析 （1）實驗時繩的下端先不掛鉤碼，反復調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運動，目的是平衡摩擦力．
（2）根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量，運用逐差法求出加速度．
（3）根據(jù)F不等于零，加速度仍然為零，分析圖線不過原點的原因．
（4）根據(jù)牛頓第二定律得出斜率的物理意義，從而進行判斷．
（5）隨著F的增大，不滿足M＞＞m時，a-F圖線最后會略微下彎曲．

解答 解：（1）實驗時繩的下端先不掛鉤碼，反復調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運動，這樣做的目的是平衡摩擦力．
（2）根據(jù)△x=aT²，運用逐差法得，a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{（21.60-8.79-8.79）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=1.0m/s²．
（3）由圖線可知，F(xiàn)不等于零，a仍然為零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（4）a-F圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，兩同學做實驗時兩小車的質(zhì)量不同．
（5）隨著F的增大，不滿足M＞＞m時，a-F圖線最后會略微下彎曲；
故答案為：（1）平衡摩擦力，（2）1.0，（3）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，（4）兩小車質(zhì)量，（5）下．

點評 只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關，故要加強對實驗原理的學習和掌握，知道只有小車的質(zhì)量遠大于砝碼和盤的總質(zhì)量，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．