Question

【題目】如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置簡圖，A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為裝有砂的砂桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對小車?yán)��?/span>F等于砂和砂桶的總重力，小車運(yùn)動(dòng)加速度a可由紙帶求得．

（1）圖乙所示是某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，他在紙帶上取A、B、C、D、E、F、G等7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出）．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用電源的頻率為50 Hz，用刻度尺測得：AB=0.60 cm，AC=1.60 cm，AD=3.00 cm，AE=4.80 cm，AF=7.00 cm，AG=9.60 cm，則打E點(diǎn)時(shí)小車的速度為_______m/s，小車的加速度為_______m/s2．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

（2）另一同學(xué)保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖丙，該圖線不通過原點(diǎn)，其主要原因是__________________．

（3）若實(shí)驗(yàn)中將小車換成滑塊，將木板水平放置可測出滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ．要測出動(dòng)摩擦因數(shù)μ，需要測量的物理量有_______________________________；實(shí)驗(yàn)測得的動(dòng)摩擦因數(shù)μ比真實(shí)值____________（選填“大”或“小”）．

Answer 1

【答案】0.20 0.40 實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不足或平衡摩擦力時(shí)木板傾角過小） 砂和砂桶的總質(zhì)量、木塊的質(zhì)量以及對應(yīng)的加速度 大

【解析】

由題中“如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m間關(guān)系”可知，本題考查牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理和誤差分析可解答本題。

（1）[1]根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器瞬時(shí)速度公式可得

解得

[2]根據(jù)加速度公式

解得

（2）[3]由圖可知，當(dāng)有力的時(shí)候沒有加速度，原因是實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足或平衡摩擦力時(shí)木板傾角過小；

（3）[4] 如果要測出滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，則根據(jù)牛頓第二定律可得

因此需要測量砂和砂桶的總質(zhì)量、木塊的質(zhì)量以及對應(yīng)的加速度。

[5]因?yàn)樵诠�式中沒有考慮繩的摩擦，因此求出的動(dòng)摩擦因數(shù)μ比真實(shí)值偏大。