Question

【題目】一組同學利用圖1所示的裝置研究“質量一定時，加速度與力的關系”．

(1)實驗中，如果滿足小車（含車上砝碼）質量______ 沙桶（含沙）質量，可認為小車受到拉力F等于沙桶及其中沙的總重力，通過分析紙帶得到小車運動的加速度a的大小．正確使用電磁打點計時器，打出的某一條紙帶如圖，A、B、C、D、E、F是6個計數點，相鄰計數點間還有四個點未標出．利用圖2中給出的數據可求出小車的加速度a=______m/s2，B點的速度vB=______m/s．

(2)該組同學利用圖3所示裝置，測得多組小車所受拉力F和加速度a的數據，如下表：

F/N	0.21	0.30	0.40	0.49	0.60
a/（ms-2）	0.10	0.21	0.29	0.41	0.49

①根據測得的數據，在圖中作出a-F圖象；

（___________）

②由圖象可知，小車與長木板之間的最大靜摩擦力大小為______N．

Answer 1

【答案】遠大于 0.5 0.145 0.12

【解析】

(1)[1]該實驗的研究對象是小車，采用控制變量法研究．當質量一定時，研究小車的加速度和小車所受合力的關系．那么小車的合力怎么改變和測量呢？為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板的左端適當墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．根據牛頓第二定律得：

對m：

對M：

解得：

當時，即當重物重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于重物的總重力．

[2]根據勻變速直線運動的推論公式得：

，

[3]AB的中點時刻速度等于AB的平均速度，則

，

所以

(2)①[4]建立坐標系a-F，采用描點法，作出a-F圖象如圖；

②[5]當小車剛開始運動時所受的靜摩擦力即為最大靜摩擦力，由圖象讀出a=0時的F=0.12N，則知最大靜摩擦力為0.12N．