Question

13．“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图（a）所示．实验中通过增加钩码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象，如图（b）所示．

（1）小车上安装的是位移传感器的发射部分（选填“接收”或“发射”）．
（2）小车和轨道间的动摩擦因数μ=0.2．
（3）图（b）中，拉力F较大时，a-F图线明显弯曲，如果F不断增大，这一曲线不断延伸，那么加速度的值趋向为g．

Answer 1

分析 （1）小车上安装的是位移传感器的发射器；
（2）由a-F图象得图象斜率得出小车质量和滑动摩擦力，再根据滑动摩擦力公式求解；
（3）根据图象得出变量之间的关系，知道钩码所受的重力作为小车所受外力的条件．

解答 解：（1）小车上安装的是位移传感器的发射器，木板左端安装的是传感器的接受器；
（2）根据F=ma得a-F图象的斜率k=$\frac{1}{m}$，
由a-F图象得图象斜率k=$\frac{2}{0.5}=4$，所以m=0.25kg．
由a-F图象得，当F=0.5N时，物体即将要滑动，此时有F=f，因此滑动摩擦力等于0.5N，
所以滑块和轨道间的动摩擦因数$μ=\frac{f}{mg}=\frac{0.5}{0.25×10}=0.2$；
（3）对小车和钩码整体分析应有：a=$\frac{mg}{M+m}$，变形为a=$\frac{g}{1+\frac{M}{m}}$，可见当m→∝时，a=g，即若不断增加砂和砂桶的质量，应有a=g，即小车的加速度的趋向值为g．
故答案为：（1）发射；（2）0.2；（3）g

点评 实验装置虽然有所变动，但是实验原理、实验方法、操作细节等是一样的，故任何实验明确实验原理是解答实验的关键，注意小车的拉力能等于重力的前提条件，并掌握图象斜率的含义．