Question

【题目】如图1所示，为探究“质量一定时，物体的加速度与所受合外力关系”的实验装置.

某同学的实验步骤如下：

①用天平测量并记录滑块和拉力传感器的总质量M；

②调整长木板和滑轮，使长木板水平，细线与长木板平行；

③在托盘中放入适当的砝码，接通电源，释放滑块，记录拉力传感器的读数F，根据相对应的纸带，求出滑块的加速度a；

④多次改变托盘中砝码的质量，重复步骤③。

请按要求回答下列问题：

(1)图2是该同学实验得到的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带求出滑块的加速度大小为___________m/s2(结果保留三位有效数字).

(2)该同学由实验得到的数据，画出如图3所示的F-a图线，图线不通过原点的原因是___________；

(3)该实验还可测量滑块与长木板之间的动摩擦因数，其值可用M、F0、g表示为μ=___________(其中M为滑块和拉力传感器的总质量，F0为图3中的截距，g为重力加速度)，与真实值相比，测得的动摩擦因数___________(选填“偏大”或“偏小”)。

Answer 1

【答案】2.00 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 偏大

【解析】

根据位移差公式求解加速度；根据图象结合牛顿第二定律写出a与F的函数关系表达式，确定其斜率的为，根据横轴截距确定μ即可

（1）利用逐差法处理实验数据可得：，代入数据可得

（2）由图丙可知，当绳子上有拉力时，物体的加速度却为零，由此可知实验之前该同学未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分，故答案为：该同学实验操作中没有平衡摩擦力；

（3）根据牛顿第二定律F﹣μMg＝Ma解得：，故F﹣a图线斜率的k；，由于纸带与限位孔间的摩擦力或空气阻力，使求得的加速度偏小，导致摩擦力偏大，摩擦因数偏大。