Question

（9分）某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力 F及质量m关系的实验，图（甲）为实验装置简图．打点计时器每隔0.02s打一个点，纸带上每两个打印点取一个计数点．


（1）图（乙）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为_________m/s²．（保留二位有效数字）
（2）有一位同学通过实验测量作出了图（丙）中的A图线, 另一位同学通过实验测出了如图（丙）中的B图线．试分析
①A图线上部弯曲的原因是_____________________________________________；
②B图线在纵轴上有截距的原因是____________________________________________．

Answer 1

（1）3.2（2）①随着钩码质量的不断增加，将不再满足钩码质量远小于小车质量这一要求②平衡摩擦力时，长木板远离滑轮的一端垫得过高，导致形成斜面的倾角过大。

：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．
该实验采用的是控制变量法研究，其中加速度、质量、合力三者的测量很重要．
纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的两个推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
要直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决．
①从b图中看出相邻的计数点时间间隔为0.04s，利用匀变速直线运动的两个推论得出：

②（A）图：设小车的质量为M，砂和砂桶的质量为m，根据牛顿第二定律得：
对m：
对M：
解得：
当m＜＜M时，即当砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力．
从图象上可以看出：F从0开始增加，砂和砂桶的质量远小于车的质量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面砂和砂桶的质量就没有远小于车的质量呢，那么绳子的拉力与砂和砂桶的总重力就相大呢．所以原因是砂和砂桶的质量没有远小于车的质量．
（B）图：从上d图中发现直线没过原点，当F=0时，a＞0．也就是说当绳子上没有拉力时小车还有加速度，说明小车的摩擦力小于重力沿斜面向下的分力．该组同学实验操作中平衡摩擦力过大.
点评：实验问题需要结合物理规律去解决．对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等．解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．