Question

【題目】如圖1所示，為探究“質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與所受合外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置.

某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平測量并記錄滑塊和拉力傳感器的總質(zhì)量M；

②調(diào)整長木板和滑輪，使長木板水平，細(xì)線與長木板平行；

③在托盤中放入適當(dāng)?shù)捻来a，接通電源，釋放滑塊，記錄拉力傳感器的讀數(shù)F，根據(jù)相對應(yīng)的紙帶，求出滑塊的加速度a；

④多次改變托盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③。

請按要求回答下列問題：

(1)圖2是該同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶求出滑塊的加速度大小為___________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).

(2)該同學(xué)由實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，畫出如圖3所示的F-a圖線，圖線不通過原點(diǎn)的原因是___________；

(3)該實(shí)驗(yàn)還可測量滑塊與長木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，其值可用M、F0、g表示為μ=___________(其中M為滑塊和拉力傳感器的總質(zhì)量，F0為圖3中的截距，g為重力加速度)，與真實(shí)值相比，測得的動(dòng)摩擦因數(shù)___________(選填“偏大”或“偏小”)。

Answer 1

【答案】2.00 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 偏大

【解析】

根據(jù)位移差公式求解加速度；根據(jù)圖象結(jié)合牛頓第二定律寫出a與F的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式，確定其斜率的為，根據(jù)橫軸截距確定μ即可

（1）利用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：，代入數(shù)據(jù)可得

（2）由圖丙可知，當(dāng)繩子上有拉力時(shí)，物體的加速度卻為零，由此可知實(shí)驗(yàn)之前該同學(xué)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分，故答案為：該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中沒有平衡摩擦力；

（3）根據(jù)牛頓第二定律F﹣μMg＝Ma解得：，故F﹣a圖線斜率的k；，由于紙帶與限位孔間的摩擦力或空氣阻力，使求得的加速度偏小，導(dǎo)致摩擦力偏大，摩擦因數(shù)偏大。