Question

在探究加速度与力、质量关系的实验中，采用如图甲所示的装置．
（1）实验过程中，电火花计时器应接在______（选填“直流”或“交流”）电源上．
（2）某小组在探究“质量一定时，加速度与合力成正比”的实验中，测出多组数据，作出了如图乙所示的图象，已知实验过程中细线与木板始终保持平行，则图线没有过坐标原点的原因可能是______，图线上部弯曲的原因可能是______

（3）如下图为实验中打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为依次选取的7个计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x₁=3.20cm，x₂=4.52cm，
x₅=8.42cm，x₆=9.70cm．则木块加速度的大小a=______m/s²（保留两位有效数字）．

Answer 1

解：（1）电火花计时器是利用接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点，而且在交流电的每个周期放电一次，因此电火花打点计时器打出点间的时间间隔等于交流电的周期．
（2）图线与横轴的交点不为零，意味着当绳子的拉力不为0时，物体的加速度仍然为零，合外力仍然为0，即物体仍然受到木板的摩擦力，所以实验者可能是忘记平衡摩擦力，也可能是已平衡了摩擦力，但平衡摩擦力不足．
以整体为研究对象有mg=（m+M）a，则有a==，
而在实验的过程中，我们认为绳子的拉力F等于砝码盘和砝码的重力mg，而实际上绳子的拉力F=Ma=mg，故要让绳子的拉力F约等于砝码盘和砝码的重力mg，那么M≈M+m，故应该是m＜＜M．
而当m不再远远小于M时a==随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g，故图线上部弯曲的原因可能是未满足砝码盘和砝码的总质量远小于木块的质量．
（3）由于相邻两计数点间还有4个打点未画出，故相邻两计数点间的时间间隔为T=5×0.02=0.1s．．
应该利用逐差法求物体的加速度：（x₅+x₆）-（x₁+x₂）=8aT²
解得物体的加速度a===1.3m/s²
故答案为：（1）交流．
（2）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；未满足砝码盘和砝码的总质量远小于木块的质量．
（3）1.3．
分析：（1）电火花计时器在交流电的每个周期放电一次．
（2）图线与横轴的交点不为零，意味着当绳子的拉力不为0时，合外力仍然为0．
在实验的过程中，我们认为绳子的拉力F等于砝码盘和砝码的重力mg，而实际上绳子的拉力F=Ma=mg，故应该是m＜＜M，而当m不再远远小于M时a==随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g．
（3）利用逐差法（x₅+x₆）-（x₁+x₂）=8aT²求物体的加速度．
点评：只有掌握了实验原理才能顺利解决此类问题，所以在学习过程中要注意加强对基本知识的学习．