Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組利用小車、一端帶有滑輪的導(dǎo)軌、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和幾個(gè)已知質(zhì)量的小鉤碼探究加速度與力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。

（1）圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，圖中打相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.1 s，由圖中的數(shù)據(jù)可得小車的加速度a為____________m/s2；

（2）該實(shí)驗(yàn)小組以測(cè)得的加速度a為縱軸，所掛鉤碼的總重力F為橫軸，作出的圖象如丙圖中圖線1所示，發(fā)現(xiàn)圖象不過(guò)原點(diǎn)，懷疑在測(cè)量力時(shí)不準(zhǔn)確，他們將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改裝，將一個(gè)力傳感器安裝在小車上，直接測(cè)量細(xì)線拉小車的力F ′，作a-F ′圖如丙圖中圖線2所示，則圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是______________，對(duì)于圖象上相同的力，用傳感器測(cè)得的加速度偏大，其原因是____________________；

（3）該實(shí)驗(yàn)小組在正確操作實(shí)驗(yàn)后，再以測(cè)得的加速度a為縱軸，所掛鉤碼的總重力F和傳感器測(cè)得的F′為橫軸作圖象，要使兩個(gè)圖線基本重合，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)操作方案。

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Answer 1

【答案】 0.195 未平衡摩擦力或平衡不足 鉤碼的重力比細(xì)線的拉力大 將n個(gè)鉤碼都放在小車上，每次從小車上取一個(gè)鉤碼掛在細(xì)線上，其余鉤碼留在小車上隨小車一起運(yùn)動(dòng)。

【解析】試題分析：（1）用逐差法求加速度：。

（2）小車沿木板運(yùn)動(dòng)，不可避免的會(huì)受到摩擦力的作用，根據(jù)牛頓第二定律有，加速度，可知圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是未平衡摩擦力或平衡不足，橫軸截距表示摩擦力的大小；被吊起的砝碼和小車有共同加速度，平衡摩擦力后，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)砝碼：，對(duì)小車：，可得繩的拉力，本實(shí)驗(yàn)使用砝碼的重力mg代替繩的拉力，而繩的拉力小于砝碼的重力，傳感器的示數(shù)等于砝碼的重力，故用傳感器測(cè)得的加速度偏大。

（3）改進(jìn)方法是：將n個(gè)鉤碼都放在小車上，每次從小車上取一個(gè)鉤碼掛在細(xì)線上，其余鉤碼留在小車上隨小車一起運(yùn)動(dòng)。將n個(gè)鉤碼都放在小車上，取下k個(gè)掛在細(xì)線上，對(duì)，對(duì)小車：，整理的：，系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，加速度與k成正比。只要滿足k<<n，F近似等于km0g，兩個(gè)圖線基本重合。