题目内容

17.某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力F及质量m间关系的实验.图(a)为实验装置简图,A为小车,B为打点计时器,C为装有砂的砂桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,小车运动加速度a可由纸带上点求得.

①图(b)为某次实验得到的纸带(交流电的频率为50Hz),由图中数据求出小车加速度值为2.99m/s2
②保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图(c),该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.

分析 (1)根据△x=aT2求利用逐差法求出纸带的加速度.
(2)图线不通过坐标原点,当F为某一值时,加速度为零,知平衡摩擦力不足.

解答 解:(1)纸带上从左往右两个点之间的位移依次记着s1到s8,以a表示加速度,根据匀变速直线运动的规律,由图可知,中间有一点,故T=0.04s   有:
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{({s}_{5}+{s}_{6}+{s}_{7}+{s}_{8})-({s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}+{s}_{4})}{16{T}^{2}}$=$\frac{(7.72+7.21+6.71+6.25)-(5.76+5.29+4.87+4.31)}{16×(0.04)^{2}}$×10-2m/s=2.99m/s.
(2)图线不通过坐标原点,F不为零时,加速度仍为零,知实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.
故答案为:(1)2.99;(2)实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

点评 本题考查探究加速度与物体所受合力F及质量m间关系的实验;解决本题的关键会从纸带上求瞬时速度和加速度,同时明确实验中要注意的事项,并掌握误差分析的基本方法.

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