Question

19．在《探究加速度與合力、質(zhì)量的關(guān)系》的實驗中：

（1）實驗前，先在長木板下面遠(yuǎn)離定滑輪的一端墊上小木塊，并做適當(dāng)調(diào)整，使放在長木板上的小車恰好做勻速直線運動，然后才開始實驗，這樣的目是平衡摩擦力．
（2）實驗過程中，小車質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于所掛重物質(zhì)量．（遠(yuǎn)小于、遠(yuǎn)大于、等于）
（3）在實驗過程中，打出了一條紙帶如圖2所示，計時器打點的時間間隔為0.02s．從比較清晰的點起，每兩測量點間還有4個點未畫出，量出相鄰測量點之間的距離如圖所示，則該小車的加速度大小a=0.15m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
（4）某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出a-F圖線，如圖3所示．圖線的延長線沒有過坐標(biāo)原點，可能原因是沒有平衡摩擦力或平衡不足．

Answer 1

分析 （1）實驗前要平衡摩擦力，方法是：把長木板沒有定滑輪的一端墊高，小車在長木板上能夠做勻速直線運動；
（2）平衡摩擦力后，可認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于砝碼和小桶的總重力，需滿足的條件是砝碼和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量；
（3）小車做勻加速直線運動，可利用勻變速直線運動的推論△x=aT²求解加速度；
（4）實驗時要平衡摩擦力，不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小車受到的合力小于線的拉力，a-F圖象不過原點，在F軸上有截距；平衡摩擦力時如果木板墊得過高，過平衡摩擦力，在小車受到的合力大于線的拉力，a-F圖象不過原點，在a軸上有截距．

解答 解：（1）實驗前，先在長木板下面遠(yuǎn)離定滑輪的一端墊上小木塊，并做適當(dāng)調(diào)整，使放在長木板上的小車恰好做勻速直線運動，然后才開始實驗，這樣的目的是平衡小車受到的摩擦力．
（2）平衡摩擦力后，根據(jù)牛頓第二定律，有
對重物，有 mg-F=ma
對小車，有 F=Ma
解得 F=$\frac{M}{M+m}$mg
當(dāng)m＜＜M時，F(xiàn)≈mg，即當(dāng)重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量時，可認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于重物的總重力．
（3）每兩測量點間還有4個點未畫出，相鄰計數(shù)點之間時間間隔是0.1s
設(shè)第一段位移為x₁，第二段位移為x₂，由：△x=aT²得：
a=$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{{T}^{2}}=\frac{0.0368-0.0353}{0.01}$=0.15m/s²．
（4）由圖示a-F圖象可知，圖線不過原點，在F軸上有截距，這說明當(dāng)拉力大到一定程度時，
小車所受合力才不為零，才有加速度，這可能是：沒有平衡摩擦力或平衡不足造成的．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）遠(yuǎn)大于；（3）0.15；（4）沒有平衡摩擦力或平衡不足

點評 在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，首先掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應(yīng)當(dāng)清楚．