Question

【題目】某實驗小組在探究“加速度與物體質量、受力的關系”的實驗，設計如下的實驗方案，實驗裝置如圖所示，所使用打點計時器交流電源頻率是50Hz，具體實驗步驟如下：

A.按圖所示安裝好實驗裝置；

B.調節長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運動；

C.取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質量m；

D.先接通打點計時器的電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；

E.重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質量，重復B～D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度。

(1)按上述方案做實驗是否要求砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車質量_____ (填“是”或“否”)；

(2)實驗打出的其中一條紙帶如圖所示，由該紙帶可測得小車的加速度是_____m/s2；

(3)某同學將有關測量數據填入他所設計的表格，如表：

實驗次數	1	2	3	4	5
砝碼盤中的砝碼總重力F/N	0.10	0.20	0.29	0.39	0.49
小車加速度a/m/s2.	0.88	1.44	1.84	2.38	2.89

他根據表中的數據畫出a-F圖象如圖所示，造成圖線不過坐標原點的主要原因是_________，從該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是_______________，其大小是____________。

Answer 1

【答案】 否 1.44 未考慮砝碼盤的重力 砝碼盤的重力 0.78N（0.76-0.79N）

【解析】（1）當小車勻速下滑時有：Mgsinθ=f+（m+m0）g，M為小車的質量，m0為砝碼盤的質量，
當取下細繩和砝碼盤后，放開小車做勻加速運動，由于重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為F=Mgsinθ-f=（m+m0）g，由此可知該實驗中不需要砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．
（2）在勻變速直線運動中連續相等時間內的位移差為常數，即△x=aT2，將△x=1.44cm=0.0144m，T=0.1s帶入解得：a=1.44m/s2．
（3）由圖象可知，當外力為零時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力、砝碼盤的重力，根據數學函數關系可知該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是砝碼盤的重力大小，橫坐標一格表示0.02N，所以交點的大小為0.08N．