Question

2．某同學設計了一個探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實驗，紙帶上相鄰兩個點的時間間隔為0.1s．

（1）進行實驗之前要將滑板一端墊高的目的是：平衡摩擦力
（2）如圖甲砝碼及盤的總質(zhì)量為M，小車的質(zhì)量為m，則對M和m有何要求遠大于（遠大于、等于、遠小于）
（3）圖乙為某次實驗得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為0.875m/s²．（保留3位有效數(shù)字）
（4）有一位同學通過實驗測量作出了圖丙中的圖線，此圖線不過坐標原點的原因是：平衡摩擦力時，長木板傾角過大．

Answer 1

分析 （1）實驗時，我們認為繩子的拉力是小車受到的合外力，為達到這個目的，我們要先平衡摩擦力；
（2）為了使繩子的拉力近似等于小車受到的合外力，處理方式是讓小車的質(zhì)量遠遠大于砝碼及盤的質(zhì)量；
（3）小車做勻加速運動，可根據(jù)勻加速運動的規(guī)律結(jié)合紙帶上的數(shù)據(jù)求出加速度；
（4）縱軸的截距大于0，說明在無拉力的情況下物體的加速度大于0，即在平衡摩擦力過度．

解答 解：（1）實驗時，我們認為繩子的拉力是小車受到的合外力，為達到這個目的，我們要先平衡摩擦力，要將滑板一端墊高．
（2）對小車、砝碼及盤，根據(jù)牛頓第二定律得：mg=（M+m）a；對小車：F=Ma；
聯(lián)立得：F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，故只有在M＞＞m的情況下近似認為拉力等于mg．
（3）設相鄰兩個計數(shù)點之間的位移分別為x₁、x₂、x₃、x₄，由△x=at²結(jié)合作差法得：a=$\frac{{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0710+0.0621-0.0534-0.0447}{0.04}$=0.875m/s²，
（4）丙圖縱軸的截距大于0，說明在無拉力的情況下物體的加速度大于0，即在平衡摩擦力時，長木板傾角過大．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）遠大于；（3）0.875；（4）平衡摩擦力時，長木板傾角過大．

點評 只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學習和掌握．紙帶的處理在很多實驗中都有涉及，對于速度和加速度的求法一定要牢固掌握．