Question

在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出．

（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先平衡摩擦力，方法：不掛托盤，使小車拖著紙帶，紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并且使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處于工作狀態(tài)，逐漸調(diào)節(jié)木板的傾角，使打下的紙帶點(diǎn)間距相等，則說明小車做______，即平衡了摩擦力．
（2）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足______時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．
（3）某同學(xué)保持小車的質(zhì)量不變，改變盤中砝碼的質(zhì)量，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，在如圖2所示坐標(biāo)系中作出a-F圖象．圖線存在截距，其原因是______：由圖象可得出的結(jié)論是______．
（4）如圖3所示為某同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車運(yùn)動(dòng)過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=0.10s，其中x₁=7.05cm、x₂=7.68cm、x₃=8.33cm、x₄=8.95cm、x₅=9.61cm、x₆=10.26cm，則A點(diǎn)處瞬時(shí)速度的大小是______m/s，加速度的大小是______m/s²（提示：用逐差法計(jì)算加速度，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

（1）平衡摩擦力的方法：不掛托盤，使小車拖著紙帶，紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并且使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處于工作狀態(tài)，逐漸調(diào)節(jié)木板的傾角，使打下的紙帶點(diǎn)間距相等，則說明小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即平衡了摩擦力．
（2）根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：mg-F_拉=ma
對(duì)M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mMg

M+m

=

mg

1+ m M

當(dāng)M＞＞m時(shí)，即小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和盤的總質(zhì)量，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．
（3）圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，F(xiàn)不為零時(shí)，加速度仍為零，知實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分．
由圖可知，a-F是直線，說明a與F成正比．
（4）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上A點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，
即：vA=

x3+x4

2T

=

0.0833+0.0895

0.2

m/s=0.86m/s．
根據(jù)逐差法小車運(yùn)動(dòng)的加速度為：a=

(x6+x5+x4)-(x1+x2+x3)

9T2

=

(10.26+9.61+8.95)-(8.33+7.68+7.05)

9×0.01

×0.01m/s²=0.64m/s²．
故答案為：（1）勻速直線運(yùn)動(dòng)；（2）M遠(yuǎn)大于m；（3）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；a與F成正比；（4）0.86；0.64．