Question

【題目】某同學設計了一個探究加速度與物體所受合外力F及質量M的關系實驗。下圖為實驗裝置簡圖，A為小車，B為打點計時器，C為裝有砂的砂桶（總質量為m），D為一端帶有定滑輪的長木板。

（1）在這個實驗中，為了探究兩個物理量之間的關系，要保持第三個物理量不變，這種探究方法叫做_________法。

（2）打點計時器使用的交流電周期為T=0.02s。下圖是某同學在正確操作下獲得的一條紙帶，A、B、C、D、E每兩點之間還有4個點沒有標出。寫出用s1、s2、s3、s4以及T來表示小車加速度的計算式：a=________。根據紙帶所提供的數據，算得小車的加速度大小為______ m/s2（結果保留兩位有效數字）。

（3）某同學在探究a與F的關系時，把砂和砂桶的總重力當作小車的合外力F，作出a－F圖線如圖下所示，試分析圖線不過原點的原因是___________，圖線上部彎曲的原因是_____________。

Answer 1

【答案】 控制變量 0.60 衡摩擦力時木板傾角太大 沒有滿足砂和砂桶的總質量遠小于小車質量M

【解析】（1）在這個實驗中，為了探究兩個物理量之間的關系，要保持第三個物理量不變，這種探究方法叫做控制變量法；

（2）由于每相鄰兩個計數點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s，
根據勻變速直線運動的推論公式可以求出加速度的大小，得， ，為了更加準確的求解加速度，我們對兩個加速度取平均值得，即小車運動的加速度計算表達式為： ，帶入數據得；

（3）圖中當時， ．也就是說當繩子上沒有拉力時，小車的加速度不為0，說明小車的摩擦力小于重力的分力，所以原因是實驗前木板右端墊得過高，即平衡摩擦力過度導致．隨著外力F的增大，砂和砂桶的質量越來越大，最后出現了不滿足遠小于小車質量的情況，因此圖線出現了彎曲現象