Question

8．在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，某同學使用了如圖1所示的裝置．
（1）為了直觀地判斷小車的加速度a與質量M的數量關系，應作$\frac{1}{M}$ （選填“a-M”或“a-1/M”）圖象．
（2）如圖2是某同學某次實驗得到的紙帶一部分，圖中0、1、2、3、4是按打點先后順序依次選取的計數點，計數點間的距離如圖2所示，相鄰計數點間時間間隔為T=0.1s．該同學在實驗中計算加速度采用逐差法得出小車的加速度大小為1.60m/s²（保留三位有效數字）
（3）該同學通過數據的處理作出了a-F圖象，如圖3所示，則：
①圖中的力F理論上指B，而實驗中卻用A表示．（選填字母符號）
A．砂和砂桶的重力              B．繩對小車的拉力
②圖中直線發(fā)生彎曲的原因是隨著F的增大不再滿足砂和砂桶質量遠小于小車質量，不再滿足m＜＜M
4）如果實驗時，在小車和重物之間接一個不計質量的微型力傳感器，并以力傳感器示數表示拉力F，則實驗時還不需要（填“需要”或“不需要”）滿足砂和砂桶的質量遠小于小車的質量．

Answer 1

分析 （1）為直觀處理實驗數據，圖象應為直線，應用牛頓第二定律分析答題．
（2）應用勻變速直線運動的推論求出加速度．
（3）實驗時砂與砂桶的質量應遠小于小車的質量，小車所受的合力近似等于砂與砂桶的重力．
（4）小車受到的拉力可以用傳感器測出，不需要滿足砂與砂桶的質量遠小于車的質量．

解答 解：（1）由牛頓第二定律得：a=$\frac{1}{M}$F，為直觀處理實驗數據，應作出a-$\frac{1}{M}$圖象．
（2）由勻變速直線運動的推論：△x=aT²可知，加速度：a=$\frac{{x}_{4}-{x}_{1}}{3{T}^{2}}$=$\frac{0.0760-0.0280}{3×0．{1}^{2}}$=1.60m/s²．
（3）①理論上，我們認為小車受到的合力等于繩子的拉力，實際上我們用砂與砂桶的重力表示小車受到的拉力．
②當砂與砂桶的質量m遠小于小車的質量M時小車受到的拉力近似等于砂與砂桶的重力，a-F圖象是直線，當不滿足m＜＜M時，小車受到的拉力明顯小于砂與砂桶的重力，a-F圖象發(fā)生彎曲．
（4）用力傳感器可以測出小車受到的拉力，不需要滿足砂與砂桶的質量遠小于小車的質量．
故答案為：（1）$\frac{1}{M}$；（2）1.60；（3）①B；A；②隨著F的增大不再滿足砂和砂桶質量遠小于小車質量，即不再滿足m＜＜M；（4）不需要．

點評 要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．對于實驗我們要清楚每一項操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應當清楚．數據處理時注意單位的換算．