Question

【題目】在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時(shí)，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。小車及車中的砝碼的總質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的總質(zhì)量用m表示。

（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。

（2）某同學(xué)打出的一條紙帶如圖所示，用刻度尺測得記數(shù)點(diǎn)1，2，3，4到記數(shù)起點(diǎn)0的距離分別為3.15 cm，12.40 cm，27.7 cm，49.05 cm，已知打點(diǎn)周期為0.02 s，則：

①圖中四個(gè)數(shù)據(jù)中有不符合有效數(shù)字要求的一組數(shù)據(jù)應(yīng)改為_______cm；

②物體運(yùn)動(dòng)的加速度是_______m/s2；（保留三位有效數(shù)字）

（3）另兩組同學(xué)保持小車及車中砝碼的總質(zhì)量M一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，由于他們操作不當(dāng)，這兩組同學(xué)得到的a－F關(guān)系圖象分別如圖所示，其原因分別是：

①左圖：____________________________________________________；

②右圖：_____________________________________________________。

Answer 1

【答案】 m<<M 27.70 6.06 不滿足m<<M 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

【解析】解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究，其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測量很重要．

（1）根據(jù)牛頓第二定律得：對(duì)盤及盤中的砝碼：，對(duì)小車及車中的砝碼：，解得，只有滿足m<<M時(shí)，可認(rèn)為。

（2）①毫米刻度尺測量長度，要求估讀，即讀到最小刻度的下一位；這四個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是27.7，應(yīng)改為27.70。

②根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)過程中在相等時(shí)間內(nèi)走過的位移差是一個(gè)定值可得。

（3）①左圖中當(dāng)盤及盤中砝碼的總質(zhì)量較大時(shí)，a–F圖象發(fā)生彎曲，這是由于沒有保證小車及車中的砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于盤及盤中砝碼的總質(zhì)量造成的；

②右圖中，發(fā)現(xiàn)直線沒過原點(diǎn)，當(dāng)F≠0時(shí)，a=0，也就是說當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力相互抵消，該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足這個(gè)步驟。