Question

某同學(xué)設(shè)計了一個探究小車的加速度a與小車所受拉力F及質(zhì)量m關(guān)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(jù)如圖，圖中相鄰計數(shù)點之間還有4個點未畫出，根據(jù)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）
（2）保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對應(yīng)的

1

m

，數(shù)據(jù)如下表：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8
小車加速度a/m?s-2	0.633	0.572	0.497	0.418	0.332	0.250	0.167	0.101
小車質(zhì)量m/kg	0.25	0.29	0.33	0.40	0.50	0.71	1.00	1.67
小車質(zhì)量倒數(shù) 1 m /kg-1	4.00	3.45	3.03	2.50	2.00	1.41	1.00	0.60

請在方格坐標(biāo)紙中（圖c）畫出a-

1

m

圖線，并從圖線求出小車加速度a與質(zhì)量倒數(shù)

1

m

之間的關(guān)系式是

a=

1

3m

．
（3）保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，一位同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨拉力F的變化圖線如圖所示．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：（1）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．
（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)采用描點法畫出圖象，找出它們之間的關(guān)系；
（3）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(jù)處理以及注意事項．

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

=

7.21cm-6.70cm

(0.1s)2

=0.510m/s²；
（2）由圖表分析可知物體加速度a的3倍等于物體質(zhì)量的倒數(shù)即a=

1

3m

．
根據(jù)圖表在坐標(biāo)紙上描點，然后用一條直線將這些點和坐標(biāo)原點連接起來，圖象如圖所示；

（3）圖線中當(dāng)F≠0時物體的加速度a=0，即只有當(dāng)F增大到一定值時物體才開始具有加速度，故在物體保持靜止的時候其所受的靜摩擦力等于繩子的拉力，所以出現(xiàn)此現(xiàn)象的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；（2）如上圖 a=

1

3m

；（3）沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．

點評：根據(jù)實驗原理求出加速度，加速度和小車質(zhì)量之間的關(guān)系，分析出實驗中存在問題的是本題的難點．