Question

18．某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（交流电的频率为50Hz）

（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2m/s²．（保留二位有效数字）
（2）为了用细线的拉力表示小车受到的合外力，实验操作时必须首先平衡小车的摩擦力．该操作是否成功判断的依据是不挂沙桶时小车拉着纸带打的点迹是均匀的．．

Answer 1

分析 根据力的合成，要想小车受到的合外力等于细线的拉力，则其他力的合力为零，所以要平衡摩擦力；平衡摩擦力后不挂物体时小车做匀速直线运动，故打出的纸带是均匀的．

解答 解：（1）纸带的运动方向向左，依次取四组数据为：x₁，x₂，x₃，x₄，
则加速度：a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0772+0.0721-0.0670-0.0619}{4×（0.04）^{2}}$=3.2m/s²．
  （2）根据力的合成，要想小车受到的合外力等于细线的拉力，则其他力的合力为零，所以要平衡摩擦力，即实验操作时必须首先平衡摩擦力；
平衡摩擦力后不挂物体时小车应做匀速直线运动，故打出的纸带是点击均匀的，即平衡摩擦力是否成功的依据为不挂沙桶时小车拉着纸带打的点迹是均匀的；
故答案为：（1）3.2；（2）平衡小车的摩擦力，不挂沙桶时小车拉着纸带打的点迹是均匀的．

点评 实验问题需要结合物理规律去解决．对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力等．解决实验问题首先要掌握该实验原理，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．