题目内容
【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”)。
【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。