Question

【题目】右图为“探究物体的加速度与所受合外力及质量的关系”的实验装置图。实验中小车质量用M表示，盘及盘中砝码质量用m表示，小车加速度a可用小车拖动的纸带计算。

（1）某同学采用正确的操作方法，顺利地完成了实验，下图为打出的一条纸带的一部分，从点迹清晰处，选定一个合适的点记为“0”点，每隔4个点（点迹没有画出）选取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为0.10s。编号分别为“1、2、3、4”，用刻度尺分别测量出每个计数点到“0”点的距离。根据数据可知打点计时器打下计数点2时，小车的瞬时速度v =________m/s，小车的加速度大小为a=__________m/s2。(计算结果请保留两位有效数字)

（2）在“探究加速度与质量的关系”时，该同学保持托盘中砝码质量不变，改变小车质量M，得到小车加速度a随变化的关系图像，如图所示。根据图像可以得出的结论是__________。

（3）在“探究加速度与力的关系”时，该同学保持小车的质量M不变，通过改变托盘中砝码的质量来改变小车受到的拉力，根据实验数据作出了加速度a与拉力F的关系图像，如图所示。你认为该图像不通过原点的原因可能是___________________________；该图像上部弯曲的原因可能是__________________________。

Answer 1

【答案】 （1）0.40； 0.38--0.42 （2）加速度a与小车质量M成反比（或加速度a与小车质量的倒数1/M成正比） （3）没有平衡摩擦力（或长木板右端垫起高度不够、长木板与桌面倾角过小、摩擦力平衡不够）； 没有满足m<<M

【解析】（1）打点计时器打下计数点2时，小车的瞬时速度，小车的加速度大小为

（2）根据图像可以得出的结论是：加速度a与小车质量M成反比（或加速度a与小车质量的倒数1/M成正比）；

（3）当a =0时，F≠0．也就是说当绳子上拉力到一定值时小车才有加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角θ太小，即平衡摩擦力不够引起的．以整体为研究对象有mg=（m+M）a，则有，而在实验的过程中，我们认为绳子的拉力F等于砝码盘和砝码的重力mg，而实际上绳子的拉力F=Ma=mg，故要让绳子的拉力F约等于砝码盘和砝码的重力mg，那么M≈M+m，故应该是m＜＜M．而当m不再远远小于M时随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g，故图线上部弯曲的原因可能是未满足砝码盘和砝码的总质量远小于木块的质量．