Question

在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）研究“作用力一定時，加速度與質(zhì)量成反比”的結(jié)論時，下列說法中正確的是

D

．
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將裝砂的小桶用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車質(zhì)量時，要重新平衡摩擦力
C．實(shí)驗(yàn)時，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源
D．在小車中增減砝碼，應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量
（2）某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，如圖1所示，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個計(jì)時點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明0、l、2、3、4…，量得0與 1兩點(diǎn)間距離x₁=30mm，1與2兩點(diǎn)間距離x₂=36mm，2與3兩點(diǎn)間距離x₃=42mm，3與4兩點(diǎn)間的距離x₄=48mm，則小車在打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時的瞬時速度為

0.39

 m/s，小車的加速度為

0.6

m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）某同學(xué)測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：（小車質(zhì)量保持不變）

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/m?s-2	0.10	0.20	0.28	0.40	0.52

①請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖2坐標(biāo)圖上作出a-F圖象．
②圖線不過原點(diǎn)的原因可能是

未平衡摩擦力或摩擦力不夠

．

Answer 1

分析：（1）平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．
平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．
操作過程是先接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源，再放開小車．當(dāng)小車與砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的質(zhì)量時，可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砂和小桶的重力．
（2）先求出計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔；做勻變速直線運(yùn)動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度；做勻變速直線運(yùn)動的物體在相鄰的相等時間內(nèi)的位移差是定值，即：△x=at²．
（3）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描出對應(yīng)的點(diǎn)，然后作出a-F圖象，根據(jù)圖象分析圖線不過原點(diǎn)的原因．

解答：解：（1）A、在該實(shí)驗(yàn)中，我們認(rèn)為繩子的拉力就等于小車所受的合外力，故在平衡摩擦力時，細(xì)繩的另一端不能懸掛裝砂的小桶，故A錯誤．
B、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論是否改變小車的質(zhì)量，小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質(zhì)量時不需要重新平衡摩擦力，故B錯誤．
C、實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通電源然后再放開小車，故C錯誤．
D、當(dāng)小車與砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的質(zhì)量時，可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砂和小桶的重力，在小車中增減砝碼，應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量，故D正確；
故選D．
（2）計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔t=0.02s×5=0.1s；小車在打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時的瞬時速度v₂=

x2+x3

2t

=

0.036+0.042

2×0.1

=0.39m/s；
小車的加速度a=

x4-x1

3t2

=

0.048-0.030

3×0．12

=0.6m/s²；
（3）①根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后作出a-F圖象如圖所示；
②由圖象可知，圖象在F軸上有截距，即：當(dāng)拉力大到一定程度時小車才有加速度，這是由于實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的．
故答案為：（1）D；（2）0.39；0.6；（3）未平衡摩擦力或摩擦力不夠．

點(diǎn)評：驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)時，要平衡摩擦力；當(dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂與砂桶質(zhì)量之和時，可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砂與砂桶所示重力．要掌握實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)．