Question

3．用如图所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验．实验时保持小车的质量M（含车中的钩码）不变，用在绳的下端挂的钩码的总重力mg作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度．

（1）实验时绳的下端先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是平衡摩擦力．
（2）图为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图所示．已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=1.0 m/s²．（结果保留两位有效数字）

（3）保持小车的质量M（含车中的钩码）不变，改变绳的下端挂的钩码的总质量m，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线如图所示．该图线不通过原点，其主要原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（4）乙、丙两同学用同一装置探究加速度与力的关系时，画出了各自得到的a一F图线，如图（b）所示．则是两同学做实验时两小车质量取值不同造成的．
（5）随着F的增大，a一F图线最后会略微向下弯曲（填上或下）．

Answer 1

分析 （1）实验时绳的下端先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，目的是平衡摩擦力．
（2）根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，运用逐差法求出加速度．
（3）根据F不等于零，加速度仍然为零，分析图线不过原点的原因．
（4）根据牛顿第二定律得出斜率的物理意义，从而进行判断．
（5）随着F的增大，不满足M＞＞m时，a-F图线最后会略微下弯曲．

解答 解：（1）实验时绳的下端先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是平衡摩擦力．
（2）根据△x=aT²，运用逐差法得，a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{（21.60-8.79-8.79）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=1.0m/s²．
（3）由图线可知，F不等于零，a仍然为零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（4）a-F图线的斜率表示质量的倒数，两同学做实验时两小车的质量不同．
（5）随着F的增大，不满足M＞＞m时，a-F图线最后会略微下弯曲；
故答案为：（1）平衡摩擦力，（2）1.0，（3）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，（4）两小车质量，（5）下．

点评 只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握，知道只有小车的质量远大于砝码和盘的总质量，绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力．