Question

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

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

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

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

②物體運動的加速度是_______m/s2；（保留三位有效數(shù)字）

（3）另兩組同學保持小車及車中砝碼的總質量M一定，探究加速度a與所受外力F的關系，由于他們操作不當，這兩組同學得到的a－F關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．該實驗采用的是控制變量法研究，其中加速度、質量、合力三者的測量很重要．

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

（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；這四個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是27.7，應改為27.70。

②根據(jù)勻變速直線運動過程中在相等時間內走過的位移差是一個定值可得。

（3）①左圖中當盤及盤中砝碼的總質量較大時，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量遠大于盤及盤中砝碼的總質量造成的；

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