Question

【題目】如圖甲所示是某同學設計的“探究加速度a與物體所受合力F及質量m間關系”的實驗裝置簡圖，A為小車，B為打點計時器，C為裝有砂的砂桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認為細繩對小車拉力F等于砂和砂桶的總重力，小車運動加速度a可由紙帶求得．

（1）圖乙所示是某同學通過實驗得到的一條紙帶，他在紙帶上取A、B、C、D、E、F、G等7個計數點（每相鄰兩個計數點之間還有4個點沒有畫出）．已知打點計時器所使用電源的頻率為50 Hz，用刻度尺測得：AB=0.60 cm，AC=1.60 cm，AD=3.00 cm，AE=4.80 cm，AF=7.00 cm，AG=9.60 cm，則打E點時小車的速度為_______m/s，小車的加速度為_______m/s2．（結果均保留兩位有效數字）

（2）另一同學保持小車質量不變，改變砂和砂桶質量，該同學根據實驗數據作出了加速度a與合力F圖線如圖丙，該圖線不通過原點，其主要原因是__________________．

（3）若實驗中將小車換成滑塊，將木板水平放置可測出滑塊與木板間的動摩擦因數μ．要測出動摩擦因數μ，需要測量的物理量有_______________________________；實驗測得的動摩擦因數μ比真實值____________（選填“大”或“小”）．

Answer 1

【答案】0.20 0.40 實驗前未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不足或平衡摩擦力時木板傾角過小） 砂和砂桶的總質量、木塊的質量以及對應的加速度 大

【解析】

由題中“如圖甲所示是某同學設計的“探究加速度a與物體所受合力F及質量m間關系”可知，本題考查牛頓第二定律實驗，根據實驗原理、數據處理和誤差分析可解答本題。

（1）[1]根據打點計時器瞬時速度公式可得

解得

[2]根據加速度公式

解得

（2）[3]由圖可知，當有力的時候沒有加速度，原因是實驗前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足或平衡摩擦力時木板傾角過小；

（3）[4] 如果要測出滑塊與木板間的動摩擦因數μ，則根據牛頓第二定律可得

因此需要測量砂和砂桶的總質量、木塊的質量以及對應的加速度。

[5]因為在公式中沒有考慮繩的摩擦，因此求出的動摩擦因數μ比真實值偏大。