Question

某同学在实验室用如下图甲所示的装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验，小车及车中勾码的质量用M表示，沙桶及沙的质量用m表示．

（1）在实验中平衡摩擦力时需将长木板的右端垫高，直到在没有沙桶拖动下，小车拖动纸带穿过计时器时能    ．
（2）在    条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，在控制    不变的情况下，可以探究加速度与合力的关系．
（3）在此实验中，此同学先接通计时器的电源，再放开纸带，如图乙是在电源频率为50HZ的情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图所示，其中h_A=42.05cm，h_B=51.55cm，h_C=62.00cm则小车的加速度为a=    m/s²，打B点时小车的速度为V_B=     m/s．（结果保留2位有效数字）
（4）如图丙所示为某同学根据所测量数据作出的a-F图象，说明实验存在的问题是    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）平衡掉摩擦力后小车受到的合外力为零，故目的是让小车做匀速直线运动．
（2）实验时我们认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，但实际不是，实际的拉力为，只有在M＞＞m的情况下近似认为拉力等于mg．实验的方法是控制变量法．
（3）B点的速度可由A到C点的平均速度求出，加速度可由匀变速运动的规律：△x=at²求解．
（4）根据图象分析截距的意义便可得到误差产生的原因．
解答：解：（1）平衡掉摩擦力后小车受到的合外力为零，故目的是让小车做匀速直线运动．故填：匀速直线运动．
（2）假设小车的加速度为a，拉力为F
对沙桶及沙：mg-F=ma；对小车：F=Ma；
联立得：F=，故只有在M＞＞m的情况下近似认为拉力等于mg
实验的方法是控制变量法，在探究加速度与合力的关系时，我们要保证小车的质量M不变．
（3）B点的速度等于A到C点的平均速度
v_B==1.0m/s
设AB段位移为x₁，BC段位移为x₂
由△x=at²得：
a==0.95m/s²
（4）由图象可知，当小车有拉力时，仍然没有产生了加速度，故在操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．故答案为：没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．
故答案为：（1）匀速直线运动
（2）m＜＜M （沙和沙桶的总质量远小于小车的质量）；M（小车的质量）
（3）0.95；1.0
（4）没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．
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．纸带的处理在很多实验中都有涉及，对于速度和加速度的求法一定要牢固掌握．