Question

6．探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置如圖所示，實驗時以小車的加速度a為縱坐標，細線的拉力F（即砝碼和砝碼盤的總重力G）為橫坐標，建立坐標系，并在圖1畫出a-F圖象得出加速度與力的關(guān)系．

（1）實驗中將砝碼和砝碼盤的總重力視為繩的拉力，必需滿足的條件：盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m遠小于小車及砝碼總質(zhì)量M；
（2）打點計時器所用電源的頻率為50Hz，某次實驗獲得的一條紙帶如圖2所示，選出1、2、3、4、5共5個連續(xù)的計數(shù)點，測得x₁=1.19cm、x₂=1.61cm、x₃=2.00cm、x₄=2.39cm則，相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔T=0.10s，小車在打點計時器打“2”計數(shù)點的瞬時速度v₂=0.14，小車的加速度是a=0.40．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
（3）某同學測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示：（小車質(zhì)量保持不變）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖中作a-F圖象．

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/m．s-2	0.10	0.19	0.30	0.41	0.50

（4）該圖線不通過坐標原點的原因可能是：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 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兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
當盤及盤中砝碼的總質(zhì)量遠小于小車及砝碼總質(zhì)量時，可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．根據(jù)勻變速直線運動的推論計算2點的瞬時速度以及加速度；

解答 解：（1）實驗中將砝碼和砝碼盤的總重力視為繩的拉力，必需滿足的條件是盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m遠小于小車及砝碼總質(zhì)量M．
（2）相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為：T=0.02×5=0.10s
小車在打點計時器打“2”計數(shù)點的瞬時速度為：v₂=$\frac{0.0119+0.0200}{2×0.1}$=0.14m/s
小車的加速度為：a=$\frac{0.0200+0.0239-0.0161-0.0119}{4×0.01}$=0.40m/s²
（3）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖1中作a-F圖象．

（4）由圖可以看出當F達到一定數(shù)值之后才開始有加速度，該圖線不通過坐標原點的原因可能是：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m遠小于小車及砝碼總質(zhì)量M；（2）0.10；0.14，0.40．（3）如圖所示；（4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的研究方法，會通過圖象探究加速度和力和質(zhì)量的關(guān)系，知道實驗中的兩個認為：1、認為細線的拉力等于小車的合力，2、認為砝碼盤和砝碼的總重力等于細線的拉力．