Question

1．在“探究加速度與質量的關系”的實驗中：

（1）備有器材：A．長木板；B．電磁打點計時器、低壓交流電源、紙帶；C．細繩、小車、砝碼；D．裝有細沙的小桶；E．薄木板；F．毫米刻度尺；還缺少的一件器材是天平．
（2）實驗得到如圖甲所示的一條紙帶，相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為T；B、C兩點的間距x₂和D、E兩點的間距x₄已量出，利用這兩段間距計算小車加速度的表達式為$a=\frac{{x}_{4}-{x}_{2}}{2{T}^{2}}$．
（3）某同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的a-$\frac{1}{m}$圖線如圖乙所示，從圖線可得沙和沙桶的總質量為0.02 kg．（g取10m/s²）
（4）另一位同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的a-$\frac{1}{m}$圖象如圖丙所示，則造成這一結果的原因是沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．

Answer 1

分析 （1）本題需測量小車的質量，所以還需要天平；
（2）利用勻變速直線運動的推論，根據(jù)作差法求出加速度；
（3）根據(jù)牛頓第二定律可知，a-$\frac{1}{m}$圖象的斜率等于砂和砂桶的總重力；
（4）從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點，當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，則該同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟．

解答 解：（1）本題要測量小車的質量，則需要天平，所以還缺少的一件器材是天平；
（2）根據(jù)逐差法得：${x}_{4}-{x}_{2}=2a{T}^{2}$
解得：$a=\frac{{x}_{4}-{x}_{2}}{2{T}^{2}}$
（3）根據(jù)牛頓第二定律可知，a=$\frac{F}{m}$，則F即為a-$\frac{1}{m}$圖象的斜率，
所以砂和砂桶的總重力m′g=F=$\frac{2.4}{12}=0.2N$
解得：m′=$\frac{0.2}{10}$=0.02kg
（4）從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點，當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，則該同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟．所以原因是沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．
故答案為：（1）天平； （2）$a=\frac{{x}_{4}-{x}_{2}}{2{T}^{2}}$；（3）0.02；（4）沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．

點評 了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，能夠運用逐差法求解加速度，知道圖象的含義，難度適中．