Question

【題目】某實驗小組設計了一個探究加速度a與物體所受合力F及質量m關系的實驗，如圖所示已知小車質量M＝250g，砝碼盤的質量記為m0，所使用的打點計時器交流電頻率f＝50Hz．其實驗步驟是：

a．按圖中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2～4步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度。回答下列問題：

（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的質量？_____（填“是”或“否”）

（2）實驗中打出的其中一條紙帶如圖所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝_____m/s2．（保留二位有效數字）

（3）某同學將有關測量數據填入他所設計的表格中，如下表，

次數	1	2	3	4	5
砝碼盤中砝碼的重力F/N	0.10	0.20	0.29	0.39	0.49
小車的加速度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）。造成圖線不過坐標原點的一條最主要原因是_____。

Answer 1

【答案】（1）否； （2）0.88； （3）在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力。

【解析】

（1）當物體小車勻速下滑時有：mgsinθ＝f+（m+m0）g，當取下細繩和砝碼盤后，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（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，根據逐差法可知，加速度：

（3）由圖象可知，當外力為零時，物體有加速度，說明小車所受合力大于砝碼的重力，可能是計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力；