Question

5．在“探究加速度与质量的关系”的实验中
（1）备有以下器材：A．长木板；B．电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C．细绳、小车、砝码；D．装有细砂的小桶；E．薄木板；F．毫米刻度尺；还缺少的一件器材是．

（2）实验得到如图（a）所示的一条纸带，相邻两计数点的时间间隔为T；B、C间距s₂和D、E间距s₄已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为$a=\frac{{{s_4}-{s_2}}}{{2{T^2}}}$．
（3）同学甲根据实验数据画出a-$\frac{1}{m}$图线如图（b）所示，从图线可得砂和砂桶的总质量为0.02kg．（g取10m/s²）
（4）同学乙根据实验数据画出了图（c），从图线可知乙同学操作过程中出现的问题是末平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．

Answer 1

分析 （1）本题需测量小车的质量，所以还需要天平；
（2）利用匀变速直线运动的推论，根据作差法求出加速度；
（3）根据牛顿第二定律可知，a-$\frac{1}{m}$图象的斜率等于砂和砂桶的总重力；
（4）观察图象可知当F＞0时，加速度仍为零，说明平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力．

解答 解：（1）本题要测量小车的质量，则需要天平，所以还缺少的一件器材是天平；
（2）根据逐差法得：s₄-s₂=2aT²；
解得：a=$\frac{{s}_{4}-{s}_{2}}{2{T}^{2}}$
（3）根据牛顿第二定律可知，a=$\frac{F}{m}$，则F即为a-$\frac{1}{m}$图象的斜率，
所以砂和砂桶的总重力m′g=F=$\frac{2.4}{12}$=0.2N
解得：m′=$\frac{0.2}{10}$=0.02kg
（4）由c图可知，图线不通过坐标原点，当F为某一值时，加速度为零，知平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力．
故答案为：（1）天平；
（2）$a=\frac{{{s_4}-{s_2}}}{{2{T^2}}}$；
（3）0.02（0.018-0.022kg均可）；
（4）末平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．

点评 了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，能够运用逐差法求解加速度，知道图象的含义，难度适中．