Question

12．用如圖1所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關(guān)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(fù)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小車運動中所受的摩擦阻力．
（2）圖2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(biāo)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(biāo)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(xué)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3所示．該圖線不通過原點，其主要原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 （1）探究物體加速度與力的關(guān)系實驗中，要使小車受到的拉力等于鉤碼的重力，在實驗前應(yīng)平衡摩擦力；
（2）根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)，由△x=at²可求小車的加速度；
（3）圖線不通過坐標(biāo)原點，當(dāng)F為某一值時，加速度為零，知平衡摩擦力不足．

解答 解：（1）實驗時繩的下端先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．這樣做的目的是平衡小車運動中所受的摩擦阻力．
（2）計數(shù)點間的時間間隔 t=0.02s×5=0.1s，
由△x=at²可得：小車的加速度a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{t}^{2}}=\frac{0.216-0.0879-0.0879}{0.04}$=1.0m/s²．
（3）從圖象可以看出當(dāng)有了一定的拉力F時，小車的加速度仍然是零，小車沒動說明小車的合力仍然是零，即小車還受到摩擦力的作用，說明摩擦力還沒有平衡掉，或者是平衡摩擦力了但是平衡的還不夠，沒有完全平衡掉摩擦力，所以圖線不通過坐標(biāo)原點的原因是實驗前該同學(xué)未平衡摩擦力或未平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）平衡小車運動中所受的摩擦阻力；（2）1.0；（3）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

點評 對于實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去理解．對牛頓第二定律實驗中關(guān)鍵明確平衡摩擦力的原因和要求滿足砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的理由．