Question

【题目】一组同学利用图1所示的装置研究“质量一定时，加速度与力的关系”．

(1)实验中，如果满足小车（含车上砝码）质量______ 沙桶（含沙）质量，可认为小车受到拉力F等于沙桶及其中沙的总重力，通过分析纸带得到小车运动的加速度a的大小．正确使用电磁打点计时器，打出的某一条纸带如图，A、B、C、D、E、F是6个计数点，相邻计数点间还有四个点未标出．利用图2中给出的数据可求出小车的加速度a=______m/s2，B点的速度vB=______m/s．

(2)该组同学利用图3所示装置，测得多组小车所受拉力F和加速度a的数据，如下表：

F/N	0.21	0.30	0.40	0.49	0.60
a/（ms-2）	0.10	0.21	0.29	0.41	0.49

①根据测得的数据，在图中作出a-F图象；

（___________）

②由图象可知，小车与长木板之间的最大静摩擦力大小为______N．

Answer 1

【答案】远大于 0.5 0.145 0.12

【解析】

(1)[1]该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究．当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系．那么小车的合力怎么改变和测量呢？为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板的左端适当垫高，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．根据牛顿第二定律得：

对m：

对M：

解得：

当时，即当重物重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于重物的总重力．

[2]根据匀变速直线运动的推论公式得：

，

[3]AB的中点时刻速度等于AB的平均速度，则

，

所以

(2)①[4]建立坐标系a-F，采用描点法，作出a-F图象如图；

②[5]当小车刚开始运动时所受的静摩擦力即为最大静摩擦力，由图象读出a=0时的F=0.12N，则知最大静摩擦力为0.12N．