Question

【題目】右圖為“探究物體的加速度與所受合外力及質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼質(zhì)量用m表示，小車加速度a可用小車拖動的紙帶計算。

（1）某同學(xué)采用正確的操作方法，順利地完成了實(shí)驗(yàn)，下圖為打出的一條紙帶的一部分，從點(diǎn)跡清晰處，選定一個合適的點(diǎn)記為“0”點(diǎn)，每隔4個點(diǎn)（點(diǎn)跡沒有畫出）選取一個計數(shù)點(diǎn)，則相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為0.10s。編號分別為“1、2、3、4”，用刻度尺分別測量出每個計數(shù)點(diǎn)到“0”點(diǎn)的距離。根據(jù)數(shù)據(jù)可知打點(diǎn)計時器打下計數(shù)點(diǎn)2時，小車的瞬時速度v =________m/s，小車的加速度大小為a=__________m/s2。(計算結(jié)果請保留兩位有效數(shù)字)

（2）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，該同學(xué)保持托盤中砝碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量M，得到小車加速度a隨變化的關(guān)系圖像，如圖所示。根據(jù)圖像可以得出的結(jié)論是__________。

（3）在“探究加速度與力的關(guān)系”時，該同學(xué)保持小車的質(zhì)量M不變，通過改變托盤中砝碼的質(zhì)量來改變小車受到的拉力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與拉力F的關(guān)系圖像，如圖所示。你認(rèn)為該圖像不通過原點(diǎn)的原因可能是___________________________；該圖像上部彎曲的原因可能是__________________________。

Answer 1

【答案】 （1）0.40； 0.38--0.42 （2）加速度a與小車質(zhì)量M成反比（或加速度a與小車質(zhì)量的倒數(shù)1/M成正比） （3）沒有平衡摩擦力（或長木板右端墊起高度不夠、長木板與桌面傾角過小、摩擦力平衡不夠）； 沒有滿足m<<M

【解析】（1）打點(diǎn)計時器打下計數(shù)點(diǎn)2時，小車的瞬時速度，小車的加速度大小為

（2）根據(jù)圖像可以得出的結(jié)論是：加速度a與小車質(zhì)量M成反比（或加速度a與小車質(zhì)量的倒數(shù)1/M成正比）；

（3）當(dāng)a =0時，F≠0．也就是說當(dāng)繩子上拉力到一定值時小車才有加速度，這是平衡摩擦力時木板傾角θ太小，即平衡摩擦力不夠引起的．以整體為研究對象有mg=（m+M）a，則有，而在實(shí)驗(yàn)的過程中，我們認(rèn)為繩子的拉力F等于砝碼盤和砝碼的重力mg，而實(shí)際上繩子的拉力F=Ma=mg，故要讓繩子的拉力F約等于砝碼盤和砝碼的重力mg，那么M≈M+m，故應(yīng)該是m＜＜M．而當(dāng)m不再遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M時隨m的增大物體的加速度逐漸減小且無限趨近于g，故圖線上部彎曲的原因可能是未滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量．