题目内容

2.在“探究”加速度与力、质量的关系的实验中,采用如图A所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打出的点计算出.
(1)如图B所示为甲同学根据测量数据作出的a-F图象,说明实验存在的问题是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.
(2)在图C纸带上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,本图中没有画出)打点计时器接的是220V、50Hz的交变电流.他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐.由以上数据计算打点计时器在打C点时,物体的即时速度vC是0.16m/s;和物体的加速度a为0.43m/s2;(结果均保留两位有效数字).

分析 1、图B中图象与横轴的截距大于0,说明在拉力大于0时,加速度等于0,即合外力等于0.
2、根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上记数点时的瞬时速度大小.根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小.

解答 解:(1)图B中图象与横轴的截距大于0,说明在拉力大于0时,加速度等于0,说明物体所受拉力之外的其他力的合力大于0,即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.
(2)每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,即相邻两个计数点的时间间隔是0.1s
根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,
有:vC=$\frac{0.032}{2×0.1}$=0.16 m/s
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:s4-s2=2a1T2 
s5-s3=2a2T2 
 为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值
得:a=$\frac{1}{2}$(a1+a2)
即小车运动的加速度计算表达式为:a=$\frac{0.0085}{0.02}$=0.43m/s2
故答案为:(1)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
(2)0.16;0.43.

点评 只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目,而实验步骤,实验数据的处理都与实验原理有关,故要加强对实验原理的学习和掌握.要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用.

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