Question

【题目】某实验小组在探究“加速度与物体质量、受力的关系”的实验，设计如下的实验方案，实验装置如图所示，所使用打点计时器交流电源频率是50Hz，具体实验步骤如下：

A.按图所示安装好实验装置；

B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；

C.取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；

D.先接通打点计时器的电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；

E.重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复B～D步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度。

(1)按上述方案做实验是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车质量_____ (填“是”或“否”)；

(2)实验打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可测得小车的加速度是_____m/s2；

(3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格，如表：

实验次数	1	2	3	4	5
砝码盘中的砝码总重力F/N	0.10	0.20	0.29	0.39	0.49
小车加速度a/m/s2.	0.88	1.44	1.84	2.38	2.89

他根据表中的数据画出a-F图象如图所示，造成图线不过坐标原点的主要原因是_________，从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是_______________，其大小是____________。

Answer 1

【答案】 否 1.44 未考虑砝码盘的重力 砝码盘的重力 0.78N（0.76-0.79N）

【解析】（1）当小车匀速下滑时有：Mgsinθ=f+（m+m0）g，M为小车的质量，m0为砝码盘的质量，
当取下细绳和砝码盘后，放开小车做匀加速运动，由于重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不变，因此其合外力为F=Mgsinθ-f=（m+m0）g，由此可知该实验中不需要砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
（2）在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，即△x=aT2，将△x=1.44cm=0.0144m，T=0.1s带入解得：a=1.44m/s2．
（3）由图象可知，当外力为零时，物体有加速度，这说明在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力、砝码盘的重力，根据数学函数关系可知该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是砝码盘的重力大小，横坐标一格表示0.02N，所以交点的大小为0.08N．