Question

5．在“探究加速度與質量的關系”，某小組設計了如圖1所示的實驗，他們將光電門固定在氣墊軌道上的某點B處，調節(jié)氣墊導軌水平后，用重力為F的鉤碼，經繞過滑輪的細線拉滑塊，每次滑塊從同一位置A由靜止釋放，測出遮光條通過光電門的時間t．改變滑塊的質量重復上述實驗．記錄的數據及相關計算如下表．

（1）保持砝碼和小桶質量不變，改變小車質量m，分別得到小車加速度a與質量m數據如下表：

次   數	1	2	3	4	5	6	7	8	9
小車加速度a/m•s-2	1.98	1.72	1.48	1.25	1.00	0.75	0.48	0.50	0.30
小車質量m/kg	0.25	0.29	0.33	0.40	0.50	0.71	0.75	1.00	1.67

根據上表數據，為直觀反映F不變時a與m的關系，請在圖2方格坐標紙中選擇恰當物理量建立坐標系，并作出圖線．（如有需要，可利用上表中空格）
（2）由圖線得出的實驗結論是：當拉力一定時，a與m成反比
（3）該小組同學還想測出滑塊與導軌間的摩擦力，設AB間距離為s，遮光條寬度為d，設滑塊質量為m時，砝碼的對滑塊的拉力為F，光電門顯示的時間為t，摩擦力的表達式為F-$\frac{mp9vv5xb5^{2}}{2s{t}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）為研究a與m的關系，作a與$\frac{1}{m}$的關系關系圖線，注意選取好標度．
（2）圖線不通過坐標原點，當F為某一值時，加速度為零，知平衡摩擦力不足．
（3）小車做勻變速直線運動，根據速度v=$\fracp9vv5xb5{t}$和位移關系v²-v₀²=2as可以求出加速度的大小，再結合牛頓第二定律求解f．

解答 解：（1）先求出質量的倒數，如下圖：

為研究a與m的關系，作a與$\frac{1}{m}$的關系關系圖線，如圖．

（2）根據圖線是一條過原點的傾斜的直線可知，當拉力一定時，a與m成反比．
（3）滑塊通過光電門的速度v=$\fracp9vv5xb5{t}$，根據2as=v²得a=$\frac{（\fracp9vv5xb5{t}）^{2}}{2s}$，
根據牛頓第二定律得：a=$\frac{F-f}{m}$，解得：f=F-$\frac{mp9vv5xb5^{2}}{2s{t}^{2}}$．
故答案為：（1）如圖所示；（2）當拉力一定時，a與m成反比；（3）F-$\frac{mp9vv5xb5^{2}}{2s{t}^{2}}$．

點評 本題要注意作圖要做直線圖，直線形象、直觀，便于說明規(guī)律，對于課本中的基本力學實驗，無論形式如何變化，只要根據所學基本物理知識，弄清其實驗原理，熟練應用所學物理知識，即可找到解決問題的突破口．