Question

【題目】如圖所示為“探究物體加速度與所受合外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。

某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平測(cè)量并記錄物塊和拉力傳感器的總質(zhì)量M；

②調(diào)整長(zhǎng)木板和滑輪，使長(zhǎng)木板水平且細(xì)線平行于長(zhǎng)木板；

③在托盤中放入適當(dāng)?shù)捻来a，接通電源，釋放物塊，記錄拉力傳感器的讀數(shù)F1，根據(jù)相對(duì)應(yīng)的紙帶，求出加速度a1；

④多次改變托盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③，記錄傳感器的讀數(shù)Fn，求出加速度an。

請(qǐng)回答下列問題：

（1）圖乙是某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，測(cè)出連續(xù)相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)O、A、B、C、D之間的間距為x1、x2、x3、x4，若打點(diǎn)周期為T，則物塊的加速度大小為a=________________（用x1、x2、x3、x4、T表示）。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，以拉力傳感器的讀數(shù)F為橫坐標(biāo)、物塊的加速度a為縱坐標(biāo)，畫出a-F圖線如圖丙所示，圖線不通過原點(diǎn)的原因是____________，圖線斜率的倒數(shù)代表的物理量是__________。

（3）根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，還可得到物塊與長(zhǎng)木板之間動(dòng)摩擦因數(shù)μ，其值可用M、a-F圖線的橫截距F0和重力加速度g表示為μ=____________，與真實(shí)值相比，測(cè)得的動(dòng)摩擦因數(shù)__________（填“偏大”或“偏小”）。

Answer 1

【答案】 ； 沒有平衡摩擦力； M； ； 偏大；

【解析】

（1）應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：△x=aT2求出加速度表達(dá)式。

（2）當(dāng)繩子上有拉力時(shí)，物體的加速度卻為零，由此可知實(shí)驗(yàn)存在的問題．根據(jù)可知圖線斜率的倒數(shù)代表的物理意義；

（3）根據(jù)圖像的截距F0的意義求解動(dòng)摩擦因數(shù)，阻力包括了木塊所受的所有阻力之和.

（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)間間隔為T，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論：△x=aT2可知，加速度為： ；

（2）由圖可知，當(dāng)繩子上有拉力時(shí)，物體的加速度卻為零，由此可知實(shí)驗(yàn)之前該同學(xué)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分．根據(jù)可知圖線斜率的倒數(shù)代表的物理量是物塊和拉力傳感器的總質(zhì)量M；

（3）由圖像可知，物塊與木板之間的摩擦力為F0，則F0=μMg，即；因阻力包括了木塊所受的所有阻力之和，此值大于滑動(dòng)摩擦力，則與真實(shí)值相比，測(cè)得的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大。