Question

【題目】某實驗小組在“探究加速度與物體的質量、受力的關系”實驗中，設計出如下的實驗方案，實驗裝置如圖l所示。已知小車質量M=261g，打點計時器所使用的交流電頻率f=50Hz。其實驗步驟是：

A．按圖所示安裝好實驗裝置；

B．利用墊塊調節長木板的傾角，輕推小車后，使小車(與紙帶、細繩和砝碼盤相連)能沿長木板向下做勻速運動；

C．取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質量m；

D．將小車置于打點計時器旁(小車與紙帶相連，但與細繩和砝碼盤不相連)先接通電 源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；

E．重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質量，重復A、B、C、D步驟，求得小車在不同合外力F用下的加速度。

回答以下問題：

（1）按上述方案做實驗，是否要求砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量?______(填“是”或“否”)。

（2）實驗中打出的其中一條紙帶如圖2所示，選取4個點為一組計數點，由該紙帶可求 得小車的加速度a=_____m/s2(結果保留三位有效數字)。

（3）某次實驗中砝碼盤中砝碼的重力和對應小車加速度數據如下表

①請根據表中的數據在答題紙上畫出a-F圖象________；

②造成圖線不過坐標原點的最主要原因是_____________；

③砝碼盤的重力大小是_______N。

Answer 1

【答案】 否 0.88 在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力 0.06

【解析】試題分析：根據小車做勻速運動列出方程，對合外力進行分析即可求解；在勻變速直線運動中連續相等時間內的位移差為常數，根據作差法求解加速度；由圖象可知，當外力為零時，物體有加速度，通過對小車受力分析即可求解．

（1）當物體小車勻速下滑時有，當取下細繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面向下的分力和摩擦力f不變，因此其合外力為，由此可知該實驗中不需要砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．

（2）相連計數點間的時間間隔為，在勻變速直線運動中連續相等時間內的位移差為常數，即，則有．

（3）①a-F圖像如圖所示

②由圖象可知，當外力為零時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力，

③根據數學函數關系可知該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是砝碼盤的重力大小，橫坐標一格表示0.02N，所以交點的大小為0.06N．