Question

20．某實(shí)驗(yàn)小組在探究“加速度與物體質(zhì)量、受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)計(jì)如下的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率是50Hz，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．按圖1所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；
B．調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)；
C．取下細(xì)繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；
D．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，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(xì)繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)B～D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度．
（1）按上述方案做實(shí)驗(yàn)是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．否（填“是”或“否”）

（2）實(shí)驗(yàn)打出的其中一條紙帶如圖3所示，由該紙帶可測得小車的加速度為1.44m/s²．
（3）某同學(xué)將有關(guān)測量數(shù)據(jù)填入設(shè)計(jì)的表格中，如表所示：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
砝碼盤中的砝碼總重力F/N	0.10	0.20	0.29	0.39	0.49
小車的加速度a/（m•s-2）	0.88	1.44	1.84	2.38	2.89

他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a-F圖象如圖2所示，造成圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的主要原因是未考慮砝碼盤的重力，由該圖線的延長線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是砝碼盤的重力．

Answer 1

分析 根據(jù)小車做勻變速運(yùn)動(dòng)列出方程，對(duì)合外力進(jìn)行分析即可求解；在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù)，根據(jù)作差法求解加速度；由圖象可知，當(dāng)外力為零時(shí)，物體有加速度，通過對(duì)小車受力分析即可求解．

解答 解：（1）當(dāng)小車勻速下滑時(shí)有：
Mgsinθ=f+（m+m₀）g，M為小車的質(zhì)量，m₀為砝碼盤的質(zhì)量，
當(dāng)取下細(xì)繩和砝碼盤后，放開小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，由于重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不變，
因此其合外力為F=Mgsinθ-f=（m+m₀）g，
由此可知該實(shí)驗(yàn)中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（2）在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù)，
即△x=aT²，將△x=1.44cm=0.0144m，T=0.1s
帶入解得：a=1.44m/s²．
（3）由圖象可知，當(dāng)外力為零時(shí)，物體有加速度，這說明在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力、砝碼盤的重力．
故答案為：（1）否；（2）1.44；（3）未考慮砝碼盤的重力；砝碼盤的重力；

點(diǎn)評(píng) 解答實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是正確理解實(shí)驗(yàn)原理，加強(qiáng)基本物理知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，同時(shí)不斷提高應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解答物理問題的能力．