Question

16．如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置

（1）在实验过程中，打出了一条纸带如图乙所示，打点计时器使用交变电流的频率为50Hz，纸带上相邻的两计数点之间还有4个点未画出，量出相邻计数点之间的距离如图乙所示，该滑轮的加速度大小a=0.15m/s²（结果保留两位有效数字）．
（2）在不改变滑块质量的情况下，根据实验收集的数据作出的a-F图线如图丙所示，其中F为砝码及砝码盘的总重力大小．若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计滑轮质量和细线与滑轮间的摩擦，已知在某一次实验中通过打出的纸带处理得到滑块的加速度为a，通过天平称得滑块质量为M，砝码和砝码盘质量为m．已知当地重力加速度为g，则图丙中F₀的大小为mg-（M+m）a（用已知物理量的字母表示）．
（3）根据实验收集的数据作出的a-F图线如图丙所示，请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议：实验前要先平衡摩擦力．

Answer 1

分析 （1）小车做的是匀加速直线运动，可由△x=at²求解加速度．
（2）由图象可知，F₀应该等于滑动摩擦力大小，整体利用牛顿第二定律列式即可求解．
（3）提高本实验结果准确程度有益的做法有两个：①平衡摩擦力；②小车质量远远大于沙桶和沙的质量，从图中看出有拉力时物体仍不动，说明没有平衡摩擦力．

解答 解：（1）设第1段位移为：x₁，第，2段位移为：x₂，
计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，
每两测量点间还有4个点未画出，说明时间间隔T=0.1s
由△x=aT²得：
即：x₂-x₁=0.0368-0.0353=a×0.1²；
解得：a=0.15m/s²
（2）由a-F图象可知，F₀应该等于滑动摩擦力大小
整体为研究对象，由牛顿第二定律得：
mg-F₀=（M+m）a
解得：F₀=mg-（M+m）a
（3）提高本实验结果准确程度有益的做法有两个：①平衡摩擦力；
②小车质量远远大于沙桶和沙的质量，从图中看出有拉力时物体仍不动，说明没有平衡摩擦力．
所以建议是：实验前要先平衡摩擦力；
故答案为：（1）0.15； （2）mg-（M+m）a；（3）实验前要先平衡摩擦力．

点评 对于探究加速度与物体质量、物体受力的关系”关键是掌握实验原理，从而掌握实验仪器、步骤，实验数据处理和要注意的事项．