Question

3．在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖甲所示的裝置．
（1）實(shí)驗(yàn)過程中，電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)接在220V（選填220V、6V以下）交流（選填“直流”或“交流”）電源上．
（2）某小組在探究“質(zhì)量一定時(shí)，加速度與合力成正比”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)出多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖象，已知實(shí)驗(yàn)過程中細(xì)線與木板始終保持平行，則圖線沒有過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可是未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不夠），圖線上部彎曲的原因可能是砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量未遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量

（3）如圖丙為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為依次選取的7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未畫出．從紙帶上測(cè)出x₁=3.20cm，x₂=4.52cm，x₅=8.42cm，x₆=9.70cm．則木塊加速度的大小a=1.3m/s²（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)接220V交流電源．
（2）圖線與橫軸的交點(diǎn)不為零，意味著當(dāng)繩子的拉力不為0時(shí)，合外力仍然為0，要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量．
（3）利用逐差法（x₅+x₆）-（x₁+x₂）=8aT²求物體的加速度

解答 解：（1）電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)接220V交流電源．
（2）圖線與橫軸的交點(diǎn)不為零，意味著當(dāng)繩子的拉力不為0時(shí)，物體的加速度仍然為零，合外力仍然為0，即物體仍然受到木板的摩擦力，所以實(shí)驗(yàn)者可能是忘記平衡摩擦力，也可能是已平衡了摩擦力，但平衡摩擦力不足．
以整體為研究對(duì)象有mg=（m+M）a，則有a=$\frac{mg}{m+M}$，
而在實(shí)驗(yàn)的過程中，我們認(rèn)為繩子的拉力F等于砝碼盤和砝碼的重力mg，而實(shí)際上繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{m+M}$，故要讓繩子的拉力F約等于砝碼盤和砝碼的重力mg，那么M≈M+m，故應(yīng)該是m＜＜M．
而當(dāng)m不再遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M時(shí)，隨m的增大物體的加速度逐漸減小且無限趨近于g，故圖線上部彎曲的原因可能是未滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量．
（3）由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未畫出，故相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=5×0.02=0.1s．．
應(yīng)該利用逐差法求物體的加速度：（x₅+x₆）-（x₁+x₂）=8aT²
解得物體的加速度a=$\frac{{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{2}-{x}_{1}}{8{T}^{2}}=\frac{0.0842+0.097-0.032-0.0452}{0.08}$=1.3m/s²
故答案為：（1）220V；交流；              
（2）未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不夠）；砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量未遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量            
（3）1.3

點(diǎn)評(píng) 本題考查了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用及打出的紙帶的處理方法，有利于學(xué)生基本知識(shí)的掌握，同時(shí)也考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法，及試驗(yàn)條件的掌握，難度適中．