Question

8．小華所在的實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，打點(diǎn)計(jì)時器使用的交流電頻率f=50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．
（1）在實(shí)驗(yàn)前必須進(jìn)行平衡摩擦力，其步驟如下：取下細(xì)線和砂桶，把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié)，直到輕推小車后，小車做勻速直線運(yùn)動．
（2）小華同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶如圖2所示，其中A、B、C、D、E每兩點(diǎn)之間還有4個點(diǎn)沒有標(biāo)出．若s₁=2.00cm，s₂=4.00cm，s₃=6.00cm，s₄=8.00cm則B點(diǎn)的速度為：v_B=0.30m/s，小車的加速度大小為2.00m/s²．

（3）在平衡好摩擦力的情況下，探究小車加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系中，某次實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)如表所示．根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖3坐標(biāo)圖中描點(diǎn)并作出a-$\frac{1}{M}$圖線．從a-$\frac{1}{M}$圖線求得合外力大小為0.25N（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

a/m•s-2	1.0	0.9	0.5	0.3	0.2
$\frac{1}{M}$/kg-1	4.0	3.6	2.0	1.2	0.8

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力的目的是用小車沿斜面向下的重力分力與摩擦力平衡，必須讓小車帶動紙帶勻速下滑．
（2）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時紙帶運(yùn)動B點(diǎn)的瞬時速度．
（3）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出對應(yīng)的點(diǎn)，然后根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖象，然后根據(jù)圖象特點(diǎn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

解答 解：（1）在實(shí)驗(yàn)前必須進(jìn)行平衡摩擦力，其步驟如下：取下細(xì)線和砂桶，把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié)，直到輕推小車，使小車恰好做勻速直線運(yùn)動，這樣小車所受的摩擦力與小車沿斜面向下的重力的分力平衡．
（2）利用勻變速直線運(yùn)動的推論可知：B點(diǎn)的瞬時速度等于AC間的平均速度，則有：v_B=$\frac{{s}_{1}^{\;}+{s}_{2}^{\;}}{2T}$=$\frac{2.00cm+4.00cm}{2×0.1s}=\frac{0.06m}{0.2s}=0.30m/s$；
因?yàn)閟₁=2.00cm，s₂=4.00cm，s₃=6.00cm，s₄=8.00cm，知連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差△x=2.00cm，根據(jù)△x=aT²得：a=$\frac{△x}{{T}_{\;}^{2}}=\frac{2cm}{（0.1s）_{\;}^{2}}=\frac{0.02m}{（0.1s）_{\;}^{2}}=2.00m/{s}_{\;}^{2}$
（3）應(yīng)用描點(diǎn)法畫出圖象如下所示，

由圖象可知，a-$\frac{1}{M}$圖象過原點(diǎn)，合外力等于圖象的斜率，大小為：F_合=$\frac{1.0}{4}$N=0.25N
故答案為：（1）勻速直線；（2）0.30，2.00；（3）圖象如上，0.25

點(diǎn)評 本題是書本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．實(shí)驗(yàn)的圖象描繪要采用數(shù)學(xué)的方法，要使得直線通過的點(diǎn)盡可能的多，不在直線上的點(diǎn)關(guān)于直線均勻分布．