Question

【題目】某實驗小組利用小車、一端帶有滑輪的導軌、打點計時器和幾個已知質量的小鉤碼探究加速度與力的關系，實驗裝置如圖甲所示。

（1）圖乙是實驗中得到的一條紙帶，圖中打相鄰兩計數點的時間間隔為0.1 s，由圖中的數據可得小車的加速度a為____________m/s2；

（2）該實驗小組以測得的加速度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，發現圖象不過原點，懷疑在測量力時不準確，他們將實驗進行了改裝，將一個力傳感器安裝在小車上，直接測量細線拉小車的力F ′，作a-F ′圖如丙圖中圖線2所示，則圖象不過原點的原因是______________，對于圖象上相同的力，用傳感器測得的加速度偏大，其原因是____________________；

（3）該實驗小組在正確操作實驗后，再以測得的加速度a為縱軸，所掛鉤碼的總重力F和傳感器測得的F′為橫軸作圖象，要使兩個圖線基本重合，請你設計一個操作方案。

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Answer 1

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

【解析】試題分析：（1）用逐差法求加速度：。

（2）小車沿木板運動，不可避免的會受到摩擦力的作用，根據牛頓第二定律有，加速度，可知圖象不過原點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，根據牛頓第二定律，對砝碼：，對小車：，可得繩的拉力，本實驗使用砝碼的重力mg代替繩的拉力，而繩的拉力小于砝碼的重力，傳感器的示數等于砝碼的重力，故用傳感器測得的加速度偏大。

（3）改進方法是：將n個鉤碼都放在小車上，每次從小車上取一個鉤碼掛在細線上，其余鉤碼留在小車上隨小車一起運動。將n個鉤碼都放在小車上，取下k個掛在細線上，對，對小車：，整理的：，系統的總質量不變，加速度與k成正比。只要滿足k<<n，F近似等于km0g，兩個圖線基本重合。