Question

【题目】探究学习小组欲探究物体的加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，图中小车的质量用M表示，钩码的质量用m表示。要顺利完成该实验：

(1)要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是_________________

(2)如图是实验中得到的—条纸带，A 、B、C、D、E、F为6个相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未标出。打点计时器每隔0.02s打—个点，利用图中给出的数据可求出小车的加速度a=________m/s2 (结果保留2位有效数字）

（3）某同学经过测量，计算得到如下数据，请在a-F图中做出小车加速度与所受的合外力的关系图像_________ .

（4）由图像可看出，该实验存在较大的误差，产生误差的主要原因是_____________________

Answer 1

【答案】M>>m； 0.50； ； 未平衡摩擦力；

【解析】

（1）根据FT=M≈mg可知必需平衡摩擦力且要满足M＞＞m；
（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小；
（3）根据描点作图法，将点平滑连线，即可求解；
（4）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。

（1）为使小车所受合外力等于细线的拉力，所以必需有小车的重力沿轨道的分力等于轨道对小车的摩擦力，所以做实验时必需平衡摩擦力。以砂桶作为研究对象有mg-FT=ma；以小车作为研究对象有FT=Ma；联立以上两式可得FT=M；要绳子的拉力等于砂桶的总的重力，即M=mg，故=1，则有M＞＞m；
（2）由于相邻两计数点间还有4个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s。根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2得x5-x1=4aT2；解得：。
（3）根据表格数据，作出a与F的坐标，进行一一描点，然后平滑连线，即如图所示；

（4）从图象可以看出当有了一定的拉力F时，小车的加速度仍然是零，小车没动说明小车的合力仍然是零，即小车还受到摩擦力的作用，说明摩擦力还没有平衡掉，或者是平衡摩擦力了但是平衡的还不够，没有完全平衡掉摩擦力，所以图线不通过坐标原点的原因是实验前该同学未平衡（或未完全平衡）摩擦力。