题目内容
【题目】用图所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”的实验。主要实验步骤如下:
a.测量小车的质量为M,砝码和托盘的质量为m,满足m<<M,可以认为砝码和托盘的重力等于小车所受拉力,记为F。
b.把纸带系在小车上,并使纸带穿过打点计时器。把装有打点计时器的木板一端稍微垫高,使小车在木板上做匀速运动。
c.把连接砝码和托盘的细线绕过木板上的定滑轮后系在小车上,接通电源,释放小车,使小车沿长木板运动。
d.打点计时器在纸带上打下一系列的点,根据计数点间距离求出加速度a。
e.换上新纸带,保持小车的质量不变,改变砝码的质量,重复实验。
f.实验过程中,小车所受拉力记为F1、F2、F3、F4、F5,对应的加速度记为a1、a2、a3、a4、a5。以加速度a为纵轴、小车所受拉力F为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图所示。
结合上述实验步骤,请你完成下列任务:
(1)小车受到拉力为F2时,打出的一条清晰纸带如图所示。找一个合适的点当作计时起点0,然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,分别记为1、2、3、4,用刻度尺测量出相邻计数点间的距离分别为x1、x2、x3、x4。则小车的加速度大小为______。根据纸带还可以求出打点计时器打下点1时,小车的速度大小为_______。
(2)在图中已标出加速度a1、a3、a4、a5对应的坐标点,请在该图中标出加速度a2对应的坐标点,并画出a-F图像____。
(3)另一组同学实验时,忘记了平衡摩擦力,绘制出a-F图线如图所示。该图线的斜率为k,纵轴截距为b。由此可知:小车的质量为______,小车所受摩擦力大小为______。
【答案】(1) (2)图像见解析; (3)
【解析】
(1)根据x=aT2由逐差法可得: ;打点计时器打下点1时,小车的速度大小为;
(2)画出a-F图像如图;
(3)根据F-f=ma,解得,则,,解得,.