Question

5．“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系”的實驗裝置如圖1所示．

（1）此實驗中，研究對象是小車及車上鈎碼，它受到的牽引力在滿足條件小桶和懸掛物的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量時，可認為等于懸掛物的重力大�。�
（2）關于平衡摩擦力的說法正確的是BE
A．平衡摩擦力的實質(zhì)是小車（及車上砝碼）的重力沿木板方向的分力與木板與小車間、紙帶與計時器間、繩與滑輪間、滑輪與軸間等摩擦力平衡
B．平衡摩擦力的實質(zhì)是小車（及車上砝碼）的重力沿木板方向的分力與小車和紙帶所受的摩擦力平衡
C．平衡摩擦力要達到的標準時：在小桶的牽引下，小車帶動紙帶從長木板的一端向有定滑輪的另一端勻速滑下
D．平衡摩擦力辦法是反復調(diào)節(jié)小桶中重物的多少和木板下所墊木塊的厚度、位置
E．去掉小桶和細繩，若小車拖著紙帶沿長木板滑下時，打點計時器在紙帶上打的點痕的距離是均勻的，就是算完成了“平衡摩擦力”
（3）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖2所示．計時器打點的時間間隔為0.02s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離．該小車的加速度a=0.16m/s²．（結果保留兩位有效數(shù)字）
（4）平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：

砝碼盤中砝 碼總重力F（N）	0.196	0.392	0.588	0.784	0.980
加速度a（m•s-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖3所示的坐標系中作出a-F的關系圖象．
（5）根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過原點．請說明主要原因．

Answer 1

分析 （1）該實驗的研究對象為小車及車上的砝碼，根據(jù)牛頓第二定律，運用整體法和隔離法得出拉力的表達式，確定拉力等于懸掛物的重力大小的條件．
（2）平衡摩擦力是為了讓小車及車上砝碼重力沿木板方向的分力等于小車和紙帶的阻力．
（3）根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度．
（4、5）作出a-F圖線，結合圖線分析圖線不過原點的原因．

解答 解：（1）探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系，研究的對象是小車及車上砝碼，
對整體分析，整體的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對小車分析，則繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{mg}{M}}$，可知桶和懸掛物的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，可認為拉力等于懸掛物的重力大�。�
（2）平衡摩擦力的實質(zhì)是小車（及車上砝碼）的重力沿木板方向的分力與小車和紙帶所受的摩擦力平衡，方法是輕推小車，讓小車拖著紙帶能做勻速直線運動即可，即去掉小桶和細繩，若小車拖著紙帶沿長木板滑下時，打點計時器在紙帶上打的點痕的距離是均勻的．故選：BE．
（3）根據(jù)△x=aT²得，加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{（3.68-3.52）×1{0}^{-2}}{0.01}=0.16m/{s}^{2}$，或a=$\frac{（3.83-3.68）×1{0}^{-2}}{0.01}=0.15m/{s}^{2}$．
（4）作出a-F圖線，如圖所示．
（5）小車、砝碼盤和砝碼組成的系統(tǒng)所受合外力為砝碼盤和砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏計了砝碼盤的重力，導致合力F的測量值小于真實值，a-F的圖線不過原點未計入砝碼盤的重力．
故答案為：（1）小車及車上鈎碼，小桶和懸掛物的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量
（2）BE  
（3）0.16 或0.15 
（4）如圖所示

（5）小車、砝碼盤和砝碼組成的系統(tǒng)所受合外力為砝碼盤和砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏計了砝碼盤的重力，導致合力F的測量值小于真實值，a-F的圖線不過原點未計入砝碼盤的重力．

點評 1、要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．
2、對于實驗我們要清楚每一項操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應當清楚．