Question

5．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．

（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器大点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，该小车的加速度a=0.16m/s²．（结果保留两位有效数字）
（2）平衡摩擦力后，将几个相同的大砝码都放在小车上，挂上砝码盘，然后每次另取一个较小质量的砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如表：

砝码盘中砝码总重力F（N）	0.20	0.40	0.59	0.78	0.98
加速度a（m•s-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

请根据实验数据在图丙所示的坐标系中作出a-F图线不通过原点，请说明主要原因．

Answer 1

分析 该实验是探究加速度与力、质量的三者关系，研究三者关系必须运用控制变量法．
纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动推论，可计算出打出某点时纸带运动加速度．
根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，据数据确定个点的位置，将个点用一条直线连起来，延长交与坐标轴某一点．
知道为什么需要平衡摩擦力以及不平衡摩擦力带来什么问题．

解答 解：（1）处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式△x=at²，
由于每5个点取一个点，则连续两点的时间间隔为t=0.1s，
△x=（3.68-3.52）×10^-2m，带入可得加速度a=0.16m/s²．
（2）根据描点法作出图象，如图所示：
（3）未放入砝码时，小车已有加速度，可以判断未计入砝码盘的重力．
故答案为：（1）0.16； （2）（见图）；a-F图线不通过原点的原因是未计入砝码盘的重力

点评 实验问题需要结合物理规律去解决．
处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义，能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解．
对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．
数据处理时注意单位的换算和有效数字的保留．