Question

某同學設計了一個探究小車的加速度a與小車所受拉力F及質量m關系的實驗，圖（a）為實驗裝置簡圖．（所用交變電流的頻率為50Hz）
（1）圖（b）為某次實驗得到的紙帶，實驗數(shù)據如圖，圖中相鄰計數(shù)點之間還有4個點未畫出，根據紙帶可求出小車的加速度大小為

0.510

m/s²（保留三位有效數(shù)字）．打D點時速度大小為

0.747

m/s．加速度方向為

向左

（填向左、向右）
（2）保持小車質量不變，改變砂和砂桶質量，一位同學根據實驗數(shù)據作出了加速度a隨拉力F的變化圖線如圖（c）所示．該圖線不通過原點，其主要原因是

沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠

．

Answer 1

分析：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據處理以及注意事項．
該實驗采用的是控制變量法研究，其中加速度、質量、合力三者的測量很重要．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．

解答：解：（1）相鄰計數(shù)點之間還有4個點未畫出，說明相鄰的計數(shù)點時間間隔為0.1s
利用勻變速直線運動的兩個推論得出：
a=

△x

t2

=

(7.21-6.70)cm

(0.1)2s2

=0.510m/s²
v_D=

xCE

tCE

=

(7.21+7.72)cm

0.2s

=0.747m/s
從紙帶上看出向左做勻加速直線運動，所以加速度的方向向左．
（2）從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點，當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟．
所以原因是沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．
故答案為：（1）0.510，0.747，向左．
（2）沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．

點評：實驗問題需要結合物理規(guī)律去解決．對于實驗我們要清楚每一項操作存在的理由．比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據處理以及注意事項．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應當清楚．