Question

16．某組同學(xué)設(shè)計(jì)了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)．圖（a）為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車，B為電火花計(jì)時(shí)器，C為裝有細(xì)砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車?yán)�力F等于細(xì)砂和小桶的總重量，小車運(yùn)動(dòng)的加速度a可用紙帶上打出的點(diǎn)求得．
①圖（b）為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50Hz取紙帶上每?jī)蓚�(gè)點(diǎn)為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E．根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為0.31m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
②在不改變小車質(zhì)量的情況下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)作出的a‐F 圖線如圖丙所示，其中F為砝碼及砝碼盤的總重力大�。�若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，不計(jì)滑輪質(zhì)量和細(xì)線與滑輪間的摩擦，已知在某一次實(shí)驗(yàn)中通過打出的紙帶處理得小車的加速度為a，通過天平稱得小車質(zhì)量為M，砝碼和砝碼盤總質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，則圖（c）中F₀的大小為mg-（M+m）a（用已知物理量的字母表示）
③根據(jù)圖丙中作出的a‐F 圖線，請(qǐng)寫出一條對(duì)提高本實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議實(shí)驗(yàn)前要先平衡摩擦力．

Answer 1

分析 ①根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，求出小車的加速度．
②由圖象可知，F(xiàn)₀應(yīng)該等于滑動(dòng)摩擦力大小，對(duì)整體研究，利用牛頓第二定律列式即可求解．
③提高本實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的做法有兩個(gè)：①平衡摩擦力；②小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沙桶和沙的質(zhì)量，從圖中看出有拉力時(shí)物體仍不動(dòng)，說明沒有平衡摩擦力．

解答 解：①因?yàn)檫B續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差為：△x=0.5mm，根據(jù)△x=aT²得：
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.5×1{0}^{-3}}{0.0{4}^{2}}$=0.31m/s²．
②由a-F圖象可知，F(xiàn)₀應(yīng)該等于滑動(dòng)摩擦力大小，整體為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得：
mg-F₀=（M+m）a
解得：F₀=mg-（M+m）a
③提高本實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的做法有兩個(gè)：1、平衡摩擦力；2、小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沙桶和沙的質(zhì)量，
從圖中看出有拉力時(shí)物體仍不動(dòng)，說明沒有平衡摩擦力．
所以建議是：實(shí)驗(yàn)前要先平衡摩擦力；
故答案為：①0.31；②mg-（M+m）a；③實(shí)驗(yàn)前要先平衡摩擦力．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”關(guān)鍵是掌握實(shí)驗(yàn)原理，從而掌握實(shí)驗(yàn)儀器、步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和要注意的事項(xiàng)．