Question

【題目】如圖1所示，為探究“質量一定時，物體的加速度與所受合外力關系”的實驗裝置.

某同學的實驗步驟如下：

①用天平測量并記錄滑塊和拉力傳感器的總質量M；

②調整長木板和滑輪，使長木板水平，細線與長木板平行；

③在托盤中放入適當的砝碼，接通電源，釋放滑塊，記錄拉力傳感器的讀數F，根據相對應的紙帶，求出滑塊的加速度a；

④多次改變托盤中砝碼的質量，重復步驟③。

請按要求回答下列問題：

(1)圖2是該同學實驗得到的一條紙帶(兩計數點間還有四個點沒有畫出)，已知打點計時器用的是頻率為50Hz的交流電，根據紙帶求出滑塊的加速度大小為___________m/s2(結果保留三位有效數字).

(2)該同學由實驗得到的數據，畫出如圖3所示的F-a圖線，圖線不通過原點的原因是___________；

(3)該實驗還可測量滑塊與長木板之間的動摩擦因數，其值可用M、F0、g表示為μ=___________(其中M為滑塊和拉力傳感器的總質量，F0為圖3中的截距，g為重力加速度)，與真實值相比，測得的動摩擦因數___________(選填“偏大”或“偏小”)。

Answer 1

【答案】2.00 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 偏大

【解析】

根據位移差公式求解加速度；根據圖象結合牛頓第二定律寫出a與F的函數關系表達式，確定其斜率的為，根據橫軸截距確定μ即可

（1）利用逐差法處理實驗數據可得：，代入數據可得

（2）由圖丙可知，當繩子上有拉力時，物體的加速度卻為零，由此可知實驗之前該同學未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分，故答案為：該同學實驗操作中沒有平衡摩擦力；

（3）根據牛頓第二定律F﹣μMg＝Ma解得：，故F﹣a圖線斜率的k；，由于紙帶與限位孔間的摩擦力或空氣阻力，使求得的加速度偏小，導致摩擦力偏大，摩擦因數偏大。