Question

【題目】右圖為“探究物體的加速度與所受合外力及質量的關系”的實驗裝置圖。實驗中小車質量用M表示，盤及盤中砝碼質量用m表示，小車加速度a可用小車拖動的紙帶計算。

（1）某同學采用正確的操作方法，順利地完成了實驗，下圖為打出的一條紙帶的一部分，從點跡清晰處，選定一個合適的點記為“0”點，每隔4個點（點跡沒有畫出）選取一個計數點，則相鄰計數點間的時間間隔為0.10s。編號分別為“1、2、3、4”，用刻度尺分別測量出每個計數點到“0”點的距離。根據數據可知打點計時器打下計數點2時，小車的瞬時速度v =________m/s，小車的加速度大小為a=__________m/s2。(計算結果請保留兩位有效數字)

（2）在“探究加速度與質量的關系”時，該同學保持托盤中砝碼質量不變，改變小車質量M，得到小車加速度a隨變化的關系圖像，如圖所示。根據圖像可以得出的結論是__________。

（3）在“探究加速度與力的關系”時，該同學保持小車的質量M不變，通過改變托盤中砝碼的質量來改變小車受到的拉力，根據實驗數據作出了加速度a與拉力F的關系圖像，如圖所示。你認為該圖像不通過原點的原因可能是___________________________；該圖像上部彎曲的原因可能是__________________________。

Answer 1

【答案】 （1）0.40； 0.38--0.42 （2）加速度a與小車質量M成反比（或加速度a與小車質量的倒數1/M成正比） （3）沒有平衡摩擦力（或長木板右端墊起高度不夠、長木板與桌面傾角過小、摩擦力平衡不夠）； 沒有滿足m<<M

【解析】（1）打點計時器打下計數點2時，小車的瞬時速度，小車的加速度大小為

（2）根據圖像可以得出的結論是：加速度a與小車質量M成反比（或加速度a與小車質量的倒數1/M成正比）；

（3）當a =0時，F≠0．也就是說當繩子上拉力到一定值時小車才有加速度，這是平衡摩擦力時木板傾角θ太小，即平衡摩擦力不夠引起的．以整體為研究對象有mg=（m+M）a，則有，而在實驗的過程中，我們認為繩子的拉力F等于砝碼盤和砝碼的重力mg，而實際上繩子的拉力F=Ma=mg，故要讓繩子的拉力F約等于砝碼盤和砝碼的重力mg，那么M≈M+m，故應該是m＜＜M．而當m不再遠遠小于M時隨m的增大物體的加速度逐漸減小且無限趨近于g，故圖線上部彎曲的原因可能是未滿足砝碼盤和砝碼的總質量遠小于木塊的質量．