Question

19．在《探究加速度与合力、质量的关系》的实验中：

（1）实验前，先在长木板下面远离定滑轮的一端垫上小木块，并做适当调整，使放在长木板上的小车恰好做匀速直线运动，然后才开始实验，这样的目是平衡摩擦力．
（2）实验过程中，小车质量应远大于所挂重物质量．（远小于、远大于、等于）
（3）在实验过程中，打出了一条纸带如图2所示，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，量出相邻测量点之间的距离如图所示，则该小车的加速度大小a=0.15m/s²（结果保留两位有效数字）．
（4）某同学根据实验数据画出a-F图线，如图3所示．图线的延长线没有过坐标原点，可能原因是没有平衡摩擦力或平衡不足．

Answer 1

分析 （1）实验前要平衡摩擦力，方法是：把长木板没有定滑轮的一端垫高，小车在长木板上能够做匀速直线运动；
（2）平衡摩擦力后，可认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小桶的总重力，需满足的条件是砝码和小桶的总质量远远小于小车的总质量；
（3）小车做匀加速直线运动，可利用匀变速直线运动的推论△x=aT²求解加速度；
（4）实验时要平衡摩擦力，不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车受到的合力小于线的拉力，a-F图象不过原点，在F轴上有截距；平衡摩擦力时如果木板垫得过高，过平衡摩擦力，在小车受到的合力大于线的拉力，a-F图象不过原点，在a轴上有截距．

解答 解：（1）实验前，先在长木板下面远离定滑轮的一端垫上小木块，并做适当调整，使放在长木板上的小车恰好做匀速直线运动，然后才开始实验，这样的目的是平衡小车受到的摩擦力．
（2）平衡摩擦力后，根据牛顿第二定律，有
对重物，有 mg-F=ma
对小车，有 F=Ma
解得 F=$\frac{M}{M+m}$mg
当m＜＜M时，F≈mg，即当重物的总质量远远小于小车的总质量时，可认为细绳对小车的拉力F等于重物的总重力．
（3）每两测量点间还有4个点未画出，相邻计数点之间时间间隔是0.1s
设第一段位移为x₁，第二段位移为x₂，由：△x=aT²得：
a=$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{{T}^{2}}=\frac{0.0368-0.0353}{0.01}$=0.15m/s²．
（4）由图示a-F图象可知，图线不过原点，在F轴上有截距，这说明当拉力大到一定程度时，
小车所受合力才不为零，才有加速度，这可能是：没有平衡摩擦力或平衡不足造成的．
故答案为：（1）平衡摩擦力；（2）远大于；（3）0.15；（4）没有平衡摩擦力或平衡不足

点评 在探究加速度与力、质量的关系实验中，首先掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．