Question

12．為了探究加速度與力、質量的關系小明用如圖甲所示的裝置進行實驗：
（1）打出的一條紙帶如圖乙所示，計時器打點的時間間隔為0.02s．他從比較清晰的A點起，每五個點取一個計數點，測量出各點到A點的距離標在紙帶上各點的下方，則小車運動的加速度為0.42m/s²．

（2）實驗前由于疏忽，小明遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a-F圖線，可能是丙圖中的1圖線（選填“1”、“2”、“3”）
（3）調整正確后，他作出的a-F圖線末端明顯偏離直線，如果已知小車質量為m，某次所掛鉤碼質量為M，重力加速度為g，則丁圖中坐標a′（加速度的實際值）應為$\frac{Mg}{M+m}$．

Answer 1

分析 （1）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小；
（2）如果沒有平衡摩擦力的話，就會出現當有拉力時，物體不動的情況；
（3）沒有偏離直線時，可以用砝碼的總重力代替小車受到的合力，根據牛頓第二定律求出a₁，偏離直線后，把砝碼以及小車看成一個整體，根據牛頓第二定律求出a₂．

解答 解：（1）每五個點取一個計數點，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s，
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{5.68-2.00-2.00}{4×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$=0.42m/s²．
（2）遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現當有拉力時，物體不動的情況，即F≠0時，a=0．
故圖線為：1，
（3）沒有偏離直線時，可以用砝碼盤和砝碼的總重力代替小車受到的合力，根據牛頓第二定律得：
a₁=$\frac{Mg}{m}$，
偏離直線后，把砝碼以及小車看成一個整體，根據牛頓第二定律求出a₂=$\frac{Mg}{M+m}$．
故答案為：（1）0.42；（2）1； （3）$\frac{Mg}{M+m}$．

點評 根據所學物理知識和實驗裝置的特點明確實驗原理是解答該實驗的關鍵，要提高應用勻變速直線的規律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．