Question

2．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，紙帶上相鄰兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.1s．

（1）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(pán)的總質(zhì)量為M，小車(chē)的質(zhì)量為m，則對(duì)M和m有何要求遠(yuǎn)大于（遠(yuǎn)大于、等于、遠(yuǎn)小于）
（3）圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車(chē)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(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量作出了圖丙中的圖線，此圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是：平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板傾角過(guò)大．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們認(rèn)為繩子的拉力是小車(chē)受到的合外力，為達(dá)到這個(gè)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(chē)受到的合外力，處理方式是讓小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼及盤(pán)的質(zhì)量；
（3）小車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)，可根據(jù)勻加速運(yùn)動(dòng)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(shuō)明在無(wú)拉力的情況下物體的加速度大于0，即在平衡摩擦力過(guò)度．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們認(rèn)為繩子的拉力是小車(chē)受到的合外力，為達(dá)到這個(gè)目的，我們要先平衡摩擦力，要將滑板一端墊高．
（2）對(duì)小車(chē)、砝碼及盤(pán)，根據(jù)牛頓第二定律得：mg=（M+m）a；對(duì)小車(chē)：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(rèn)為拉力等于mg．
（3）設(shè)相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)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(shuō)明在無(wú)拉力的情況下物體的加速度大于0，即在平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板傾角過(guò)大．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）遠(yuǎn)大于；（3）0.875；（4）平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板傾角過(guò)大．

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類(lèi)實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．紙帶的處理在很多實(shí)驗(yàn)中都有涉及，對(duì)于速度和加速度的求法一定要牢固掌握．