Question

某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．先用天平秤得小車質(zhì)量M=200g、砝碼盤的質(zhì)量為5g．

（1）為了消除摩擦力的影響，在實(shí)驗(yàn)前必須平衡摩擦力，請(qǐng)你指出平衡摩擦力的正確方法

將長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，使小車恰能勻速下滑

．
（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是頻率為50Hz的交流電，該同學(xué)在正確的操作下獲得了一條紙帶，如圖乙所示．他在便于測(cè)量的地方選取第一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，并標(biāo)記A，第六個(gè)點(diǎn)標(biāo)記B，第十一個(gè)點(diǎn)標(biāo)C，第十六個(gè)點(diǎn)標(biāo)D，第二十一個(gè)點(diǎn)標(biāo)E．測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)模糊不清，于是他測(cè)得AC長(zhǎng)為14.56cm、CD長(zhǎng)為11.15cm、DE長(zhǎng)為13.73cm．根據(jù)所測(cè)得數(shù)據(jù)可求得，打C點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為

0.986

m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度為

2.58

m/s²．（保留三位有效數(shù)字）
（3）該同學(xué)在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)保持小車的質(zhì)量M不變，改變砝碼的質(zhì)量，得到小車的加速度a與砝碼盤和砝碼的總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

盤和砝碼總重力F（N）	0.05	0.10	0.15	0.20	0.25
加速度a（m/s2）	0.192	0.392	0.590	0.786	0.946

a．請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中作出a-F的關(guān)系圖象

b．請(qǐng)分析根據(jù)所給數(shù)據(jù)作出的a-F圖象最后一個(gè)點(diǎn)偏離直線較遠(yuǎn)的原因

小車的質(zhì)量不是遠(yuǎn)大于砝碼質(zhì)量

．

Answer 1

分析：（1）平衡摩擦是小車重力沿斜面的下滑分力與它所受的摩擦力相等，這樣就消除了摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響．具體做法是將小車放在一端帶有定滑輪的平板上，把平板不帶滑輪的一端墊高，在小車后面弄一條紙帶，穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓小車子沒有牽引力的情況下恰能勻速下滑；
（2）勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，故C點(diǎn)速度等于AE段的平均速度，根據(jù)△x=aT²求解加速度；
（3）a．通過描點(diǎn)法作圖，是絕大多數(shù)點(diǎn)在直線上，其他點(diǎn)大致均勻的分布與直線兩側(cè)；
b．砝碼質(zhì)量增加后，加速度變大，砝碼加速下降的加速度變大，故重力和拉力偏差較大．

解答：解：（1）平衡摩擦力的具體做法是將小車放在一端帶有定滑輪的平板上，把平板不帶滑輪的一端墊高，在小車后面弄一條紙帶，穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓小車子沒有牽引力的情況下恰能勻速下滑；即將長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，使小車恰能勻速下滑；
（2）C點(diǎn)速度等于AE段的平均速度，故vC=

AE

4T

=

0.1456+0.1115+0.1373

4×0.1

≈0.986m/s；
根據(jù)△x=aT²，有：CE-AC=4aT²，故a=

CE-AC

4T2

=

0.1115+1.1373-0.1456

4×0．12

≈2.58m/s2；
（3）a．如圖所示；

b．砝碼質(zhì)量增加后，加速度變大，砝碼加速下降的加速度變大，故重力和拉力偏差較大；
故答案為：（1）將長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，使小車恰能勻速下滑；（2）0.986，2.58；（3）a．如圖所示，b．小車的質(zhì)量不是遠(yuǎn)大于砝碼質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，誤差來源和處理方法、數(shù)據(jù)處理，要知道減小系統(tǒng)誤差的兩種方法．