Question

3．甲、乙同学通过实验探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系．
（1）甲同学组装的实验装置如图（a）所示，请写出该装置中的错误或不妥之处．（写出两处即可）
①打点计时器应接交流电源；
②小车应靠近打点计时器．
（2）乙同学设计了如图（b）所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．两同学合作在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图（c）所示．
①图线甲一定是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的（选填“甲”或“乙”）；
②滑块和位移传感器发射部分的总质量M=0.5kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ=0.2．

Answer 1

分析 （1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．
（2）知道滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数，对滑块受力分析，根据牛顿第二定律求解．

解答 解：（1）该装置中的错误或不妥之处：
①打点计时器应接交流电源；
②小车应靠近打点计时器，如果小车靠近滑轮，打出来的纸带数据很短，不利于数据处理分析．
（2）由图象甲可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高．所以图线甲是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的．
根据F=ma得a=$\frac{F}{m}$，所以滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数．
由图形乙得加速度a和所受拉力F的关系图象斜率k=2，
所以滑块和位移传感器发射部分的总质量m=0.5Kg 
由图形乙得，在水平轨道上F=1N时，加速度a=0，
根据牛顿第二定律得：F-μmg=0
解得：μ=0.2
故答案为：（1）①打点计时器应接交流电源；②小车应靠近打点计时器；（2）①甲；②0.5；0.2

点评 本题第二问通过作出两个量的图象，然后由图象去寻求未知量与已知量的关系．运用数学知识和物理量之间关系式结合起来求解，难度适中．