Question

20．在研究“物體加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗中．某小組同學(xué)將一端裝有定滑輪的平板放置在水平桌面上，組裝好的實(shí)驗器材如甲圖所示（設(shè)當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g）．
①實(shí)驗時，小組同學(xué)先用游標(biāo)卡尺測得遮光片的寬度如圖乙所示，其讀數(shù)為0.550cm．
②接著，他們利用甲圖實(shí)驗裝置便開始實(shí)驗：保持小車質(zhì)量不變，多次改變砂桶與砂的總重F．測得加速度a和力F的數(shù)據(jù)．你認(rèn)為他們實(shí)驗中疏漏的一個重要步驟是：沒有傾斜軌道平衡摩擦力．
③糾正疏漏后正確進(jìn)行實(shí)驗，依據(jù)多次實(shí)驗得到的a、F數(shù)據(jù)描出的點(diǎn)如圖丙所示，發(fā)現(xiàn)右側(cè)若干個點(diǎn)明顯偏離直線．造成此誤差的主要原因是C．（填選項前的字母）
A．木板傾斜不夠          B．木板傾斜過度    C．砂桶與砂的總重太大    D．所用小車的質(zhì)量太大
④若不斷增加桶中砂的質(zhì)量，丙圖各點(diǎn)連成的a-F圖象的曲線將不斷延伸，那么加速度的趨向值為g．

Answer 1

分析 （1）掌握游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法，主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；
（2）應(yīng)明確在平衡摩擦力的前提下，繩子拉力才等于小車受到的合力；
（3）應(yīng)明確在滿足砂和砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的前提下，描出的圖象才是傾斜直線，否則就是曲線；
（4）根據(jù)牛頓第二定律寫出小車加速度的表達(dá)式，然后再討論即可．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：0.5cm，游標(biāo)尺上第9刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為10×0.05mm=0.50mm=0.050cm，
所以最終讀數(shù)為：0.5cm+0.050cm=0.550cm．
（2）由實(shí)驗原理可知，實(shí)驗前沒有平衡摩擦力，所以該實(shí)驗中的一個明顯疏漏是沒有傾斜軌道平衡摩擦力；
（3）根據(jù)實(shí)驗原理可知，在滿足砂和砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的前提下，繩子拉力才近似等于砂和砂桶的重力，畫出的a-F圖象應(yīng)是一條傾斜直線，若圖象是曲線說明砂和砂桶的質(zhì)量太大，所以應(yīng)選擇C；
（4）對小車和砂桶整體分析應(yīng)有：a=$\frac{mg}{M+m}$，變形為a=$\frac{1}{1+\frac{M}{m}}g$，
可見當(dāng)m→∝時，a=g，即若不斷增加砂和砂桶的質(zhì)量，應(yīng)有a=g，即小車的加速度的趨向值為g．
故答案為：（1）0.550；（2）沒有傾斜軌道平衡摩擦力；（3）C；（4）g

點(diǎn)評 “研究加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗應(yīng)明確：①在正確平衡摩擦力的前提下，繩子拉力才等于小車受到的合力；②在滿足砂和砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的前提下，描出的a-F圖象才是傾斜直線．