Question

18．某实验小组同学用如图1所示装置探究“物体加速度与力、质量的关系”．

（1）在研究物体加速度与力的关系时，保持不变的物理量是A（只需填A或B）
A．小车质量  B．塑料桶和桶中砝码的质量
（2）实验中，首先要平衡摩擦力，具体做法是B（只需填A或B）
A．在塑料桶中添加砝码，使小车带着纸带匀速运动．
B．取下塑料桶，垫起滑板的一端，使小车带着纸带匀速运动．
（3）实验中要使小车的质量远大于（填“远大于”或“远小于”）塑料桶和桶中砝码的质量，才能认为细线对小车的拉力等于塑料桶和砝码的重力．
（4）在该实验中，所用交流电的频率为50Hz．某次实验中得到的一条纸带如图2所示，从比较清晰的某点起，取五个计数点，分别标明0、1、2、3、4．量得s₁=2.15cm，s₂=2.90cm，s₃=3.70cm，s₄=4.40cm，则打点“3”时小车的瞬时速度大小为0.405m/s和用逐差法求得小车的加速度大小为0.763m/s²．（结果均保留三位有效数字）
（5）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据后，依照数据正确画出a-F图象如图3示，（小车质量保持不变）图线不过原点的原因可是平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 实验采用可知变量法，平衡摩擦力时应取下塑料桶，垫起滑板的一端，使小车带着纸带匀速运动．
实验中为了使细线对小车的拉力等于塑料桶和砝码的重力，小车的质量应远大于塑料桶和桶中砝码的质量．
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点“3”时小车的瞬时速度大小，根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出小车的加速度．
通过F不为零，加速度仍然为零，判断图线不过原点的原因．

解答 解：（1）在研究物体加速度与力的关系时，保持不变的物理量是小车的质量，故选：A．
（2）平衡摩擦力时，取下塑料桶，垫起滑板的一端，使小车带着纸带匀速运动．故选：B．
（3）当小车的质量远大于塑料桶和桶中砝码的质量，才能认为细线对小车的拉力等于塑料桶和砝码的重力．
（4）打点“3”时小车的瞬时速度大小${v}_{3}=\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}=\frac{（3.70+4.40）×1{0}^{-2}}{0.2}m/s$=0.405m/s．
根据△x=aT²，运用逐差法得，a=$\frac{{s}_{3}+{s}_{4}-{s}_{1}-{s}_{2}}{4{T}^{2}}$=$\frac{（3.70+4.40-2.15-2.90）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=0.763m/s²．
（5）当F不等于零时，加速度a仍然为零，可知平衡摩擦力不足．
故答案为：（1）A （2）B  （3）远大于   （4）0.405，0.763  （5）平衡摩擦力不足．

点评 解决本题的关键知道实验中的注意事项，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度．