Question

19．“探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系”的实验装置图如图甲所示．
（1）某次实验得到的一段纸带如图乙所示，计数点A、B、C、D、E间的时间间隔为0.1s，根据纸带可求出小车的加速度大小为1.9m/s²．（结果保留两位有效数字）
（2）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行多次测量．根据实验数据做出了加速度a随拉力F的变化图线，如图丙所示．图中直线没有通过原点，其主要原因是实验前未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不充分）．

Answer 1

分析 （1、2）在“探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系”的实验中，通过控制变量法，先控制m一定，验证a与F成正比，再控制F一定，验证a与m成反比；实验中用砂和砂桶的重力代替小车的合力，故要通过将长木板右端垫高来平衡摩擦力和使小车质量远大于砂和砂桶质量来减小实验的误差！
（3）根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出A点的瞬时速度，通过逐差法，运用相邻相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度，通过速度时间公式求出O点的速度．

解答 解：（1）由于两相邻计数点时间间隔为0.1s
根据运动学公式推论△x=aT²采用逐差法得出：
a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0700+0.0890-0.0320-0.0510}{4×0．{1}^{2}}m/{s}^{2}=1.9m/{s}^{2}$．
（2）开始当小车挂上重物时，加速度却为零，线性图象不通过坐标原点，故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小．即说明操作过程中平衡摩擦力不足．
故答案为：（1）1.9；（2）实验前未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不充分）

点评 利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力．
实验用控制变量法，本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于砂和砂桶质量的双重条件下，才能用砂和砂桶重力代替小车所受的合力！