Question

10．在探究“加速度與力、質量的關系”的實驗中，某同學將實驗器材組裝后，如圖1所示為釋放小車前瞬間的情景．
（1）在接通電源進行實驗之前，請你指出圖1中的錯誤或不妥之處（寫出兩處即可）：沒有平衡摩擦力，使用直流電源．

（2）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數點，用刻度尺測量計數點間的距離如圖2所示．已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz．求：
①從圖中所給的刻度尺上讀出A、B兩點間的距離s₁=0.70cm；
②該小車的加速度a=0.2m/s²．
（3）平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上．掛上砂桶，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砂桶中，測量小車的加速度．小車的加速度a與砂桶中砝碼總重力F的實驗數據如下表：

砂桶中砝碼總重力F（N）	0.196	0.392	0.588	0.784	0.980
加速度a（m•s-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

①請根據該組實驗數據在答卷的坐標紙作出a-F的關系圖象；
②根據提供的實驗數據作出的a-F圖線不通過原點的主要原因是平衡摩擦力過大．

Answer 1

分析 （1）電磁打點計時器是利用4～6v的交流電源，電火花計時器是利用220v交流電源；釋放前小車應緊靠打點計時器；實驗前要首先平衡摩擦力．
（2）根據圖示刻度尺讀出其示數；利用逐差法根據△x=at²可求物體的加速度．
（3）根據圖中的數據，合理的設計橫縱坐標的刻度值，據數據確定個點的位置，將個點用一條直線連起來，延長交與坐標軸某一點；
（4）根據圖象的性質進行分析，再根據實驗原理即可明確不過原點的基本原因．

解答 解：（1）由圖示實驗裝置考查，實驗前沒有破壞摩擦力；打點計時器使用交流電源，不能使用直流電源；為了盡可能的利用紙帶在釋放前小車應緊靠打點計時器；
（2）①由圖示刻度尺可知，其分度值為1mm，s₁=1.70cm-1.00cm=0.70cm；
②每5個點取一個計數點，計數點間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s，
由圖示刻度尺可知：s₁=0.70cm=0.0070m，s₃=3.70cm-2.60cm=1.10cm=0.0110m，
由勻變速直線運動的推論△x=at²可知，加速度為：a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{2{t}^{2}}$=$\frac{0.0110-0.0070}{2×0．{1}^{2}}$=0.2m/s²；
（3）根據表中實驗數據在坐標系內描出對應點，然后作出圖象如圖所示：

（4）由圖示圖象可知，a-F圖線在a軸上有截距，即當所加外力為零時，小車已有加速度，小車受到的合力大于拉力，這可能是由于平衡摩擦力過大造成的．
故答案為：（1）沒有破壞摩擦力，使用直流電源；（2）①0.70；②0.2；（3）圖象如圖所示；（4）平衡摩擦力過大．

點評 本題考查探究加速度與物體質量、物體受力的關系實驗，對于實驗問題需要結合物理規律去解決．處理圖象問題要注意圖線的斜率、交點、拐點、面積等意義，能正確理解這些量的意義則很多問題將會迎刃而解．