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8.小華所在的實驗小組利用如圖1所示的實驗裝置探究加速度a與質量M的關系,打點計時器使用的交流電頻率f=50Hz,當地的重力加速度為g.
(1)在實驗前必須進行平衡摩擦力,其步驟如下:取下細線和砂桶,把木板不帶滑輪的一端適當墊高并反復調節(jié),直到輕推小車后,小車做勻速直線運動.
(2)小華同學在正確操作下獲得的一條紙帶如圖2所示,其中A、B、C、D、E每兩點之間還有4個點沒有標出.若s1=2.00cm,s2=4.00cm,s3=6.00cm,s4=8.00cm則B點的速度為:vB=0.30m/s,小車的加速度大小為2.00m/s2

(3)在平衡好摩擦力的情況下,探究小車加速度a與小車質量M的關系中,某次實驗測得的數據如表所示.根據這些數據在圖3坐標圖中描點并作出a-1M圖線.從a-1M圖線求得合外力大小為0.25N(計算結果保留兩位有效數字).
a/m•s-21.00.90.50.30.2
1M/kg-14.03.62.01.20.8

分析 (1)平衡摩擦力的目的是用小車沿斜面向下的重力分力與摩擦力平衡,必須讓小車帶動紙帶勻速下滑.
(2)紙帶法實驗中,若紙帶勻變速直線運動,測得紙帶上的點間距,利用勻變速直線運動的推論,可計算出打出某點時紙帶運動B點的瞬時速度.
(3)根據表中實驗數據在坐標紙上描出對應的點,然后根據描出的點作出圖象,然后根據圖象特點得出實驗結論.

解答 解:(1)在實驗前必須進行平衡摩擦力,其步驟如下:取下細線和砂桶,把木板不帶滑輪的一端適當墊高并反復調節(jié),直到輕推小車,使小車恰好做勻速直線運動,這樣小車所受的摩擦力與小車沿斜面向下的重力的分力平衡.
(2)利用勻變速直線運動的推論可知:B點的瞬時速度等于AC間的平均速度,則有:vB=s1+s22T=2.00cm+4.00cm2×0.1s=0.06m0.2s=0.30m/s
因為s1=2.00cm,s2=4.00cm,s3=6.00cm,s4=8.00cm,知連續(xù)相等時間內的位移之差△x=2.00cm,根據△x=aT2得:a=xT2=2cm0.1s2=0.02m0.1s2=2.00m/s2
(3)應用描點法畫出圖象如下所示,

由圖象可知,a-1M圖象過原點,合外力等于圖象的斜率,大小為:F=1.04N=0.25N
故答案為:(1)勻速直線;(2)0.30,2.00;(3)圖象如上,0.25

點評 本題是書本上的實驗,我們要從實驗原理、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚.實驗的圖象描繪要采用數學的方法,要使得直線通過的點盡可能的多,不在直線上的點關于直線均勻分布.

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