Question

某同學用如圖所示實驗裝置來探究加速度與物體質量、物體所受力的關系．滑道水平，用鉤碼所受的重力作為滑塊所受的拉力，得到滑塊的加速度與拉力的關系圖像。重力加速度為g＝10 m/s²

（1）圖像不過原點的原因是________________；滑塊所受的滑動摩擦力f＝________N。
（2）隨著拉力F的增大，圖像明顯偏離直線，造成此現象的主要原因是________。
（3）若拉力F無限增大，圖像將趨于________，加速度a＝________m/s²。
（4）滑塊的質量M＝________kg；滑塊和軌道間的動摩擦因數μ＝________，計算結果比動摩擦因數的真實值________（填“偏大”或“偏小”）。

Answer 1

（1）沒有平衡摩擦力（2）所掛鉤碼的質量太大（3）一條水平直線（4）0.3kg；；偏大

試題分析：（1）從圖中可得滑塊受到的合外力不為零時，加速度卻為零，所以需要一定的力來平衡摩擦力，故原因是沒有平衡摩擦力
（2）當鉤碼重力太大時，鉤碼向下的加速度會明顯增大，此時繩中張力會明顯小于鉤碼重力，合外力測量值偏大，
（3）設滑塊的質量為M，鉤碼的質量為m，滑塊所受的滑動摩擦力為f，根據牛頓第二定律得，解得，當時為定值，圖像趨于一條水平直線；
（4）由圖像可知當F=2N時，，此數據不在圖線的直線部分，說明不滿足的條件，由得m=0.2kg，再根據牛頓第二定律可得，帶入數據可得，故由得：
上述分析中，f=1N應包含紙帶和限位孔之間的摩擦力，所以在利用計算滑動摩擦力時，計算值比真實的要偏大