Question

20．某实验小组在探究“加速度与物体质量、受力的关系”的实验时，设计如下的实验方案，实验装置如图1所示，打点计时器所用交流电源的频率是50Hz，具体实验步骤如下：
A．按图1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，改变砝码盘中砝码的质量，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．否（填“是”或“否”）

（2）实验打出的其中一条纸带如图3所示，由该纸带可测得小车的加速度为1.44m/s²．
（3）某同学将有关测量数据填入设计的表格中，如表所示：

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
小车的加速度a/（m•s-2）	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2所示，造成图线不过坐标原点的主要原因是未考虑砝码盘的重力，由该图线的延长线与横轴的交点可求出的物理量是砝码盘的重力．

Answer 1

分析 根据小车做匀变速运动列出方程，对合外力进行分析即可求解；在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，根据作差法求解加速度；由图象可知，当外力为零时，物体有加速度，通过对小车受力分析即可求解．

解答 解：（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．
故答案为：（1）否；（2）1.44；（3）未考虑砝码盘的重力；砝码盘的重力；

点评 解答实验问题的关键是正确理解实验原理，加强基本物理知识在实验中的应用，同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力．