Question

3．在探究加速度与力、质量关系的实验中，采用如图甲所示的装置．
（1）实验过程中，电火花计时器应接在220V（选填220V、6V以下）交流（选填“直流”或“交流”）电源上．
（2）某小组在探究“质量一定时，加速度与合力成正比”的实验中，测出多组数据，作出了如图乙所示的图象，已知实验过程中细线与木板始终保持平行，则图线没有过坐标原点的原因可是未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不够），图线上部弯曲的原因可能是砝码盘和砝码的总质量未远小于木块的质量

（3）如图丙为实验中打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为依次选取的7个计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x₁=3.20cm，x₂=4.52cm，x₅=8.42cm，x₆=9.70cm．则木块加速度的大小a=1.3m/s²（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）电火花计时器应接220V交流电源．
（2）图线与横轴的交点不为零，意味着当绳子的拉力不为0时，合外力仍然为0，要满足砝码盘和砝码的总质量远小于木块的质量．
（3）利用逐差法（x₅+x₆）-（x₁+x₂）=8aT²求物体的加速度

解答 解：（1）电火花计时器应接220V交流电源．
（2）图线与横轴的交点不为零，意味着当绳子的拉力不为0时，物体的加速度仍然为零，合外力仍然为0，即物体仍然受到木板的摩擦力，所以实验者可能是忘记平衡摩擦力，也可能是已平衡了摩擦力，但平衡摩擦力不足．
以整体为研究对象有mg=（m+M）a，则有a=$\frac{mg}{m+M}$，
而在实验的过程中，我们认为绳子的拉力F等于砝码盘和砝码的重力mg，而实际上绳子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{m+M}$，故要让绳子的拉力F约等于砝码盘和砝码的重力mg，那么M≈M+m，故应该是m＜＜M．
而当m不再远远小于M时，随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g，故图线上部弯曲的原因可能是未满足砝码盘和砝码的总质量远小于木块的质量．
（3）由于相邻两计数点间还有4个打点未画出，故相邻两计数点间的时间间隔为T=5×0.02=0.1s．．
应该利用逐差法求物体的加速度：（x₅+x₆）-（x₁+x₂）=8aT²
解得物体的加速度a=$\frac{{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{2}-{x}_{1}}{8{T}^{2}}=\frac{0.0842+0.097-0.032-0.0452}{0.08}$=1.3m/s²
故答案为：（1）220V；交流；              
（2）未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不够）；砝码盘和砝码的总质量未远小于木块的质量            
（3）1.3

点评 本题考查了打点计时器的应用及打出的纸带的处理方法，有利于学生基本知识的掌握，同时也考查了学生对实验数据的处理方法，及试验条件的掌握，难度适中．