Question

20．某同学利用如图1所示装置研究外力与加速度的关系．将力传感器安装在置于水平轨道的小车上，通过细绳绕过定滑轮悬挂钩码，小车与轨道及滑轮间的摩擦可忽略不计．开始实验后，依次按照如下步骤操作：
①同时打开力传感器和速度传感器；
②释放小车；
③关闭传感器，根据F-t，v-t图象记录下绳子拉力F和小车加速度a．
④重复上述步骤．

（1）某次释放小车后得到的F-t，v-t图象如图2所示．根据图象，此次操作应记录下的外力F大小为0.79N，对应的加速度a为1.8m/s²．（保留2位有效数字）
（2）利用上述器材和过程得到的多组数据作出小车的加速度a随F变化的图象（a-F图象），如图3所示．若图线斜率为k，则安装了力传感器的小车的质量为$\frac{1}{k}$．

Answer 1

分析 （1）了解该实验装置，知道实验过程中小车的运动情况．根据F-t，v-t图象求出F大小和a的大小，
（2）根据a=$\frac{F}{m}$可知a-F图象知道理论上直线斜率应等于小车质量的倒数

解答 解：（1）根据v-t图象得到0.8s前小车是静止的，0.8s后小车做匀加速运动，所以此次操作应记录下的外力F大小为：F=0.785N=0.79N，
根据v-t图象的斜率求出加速度：a=$\frac{△v}{△t}=\frac{1.84}{1.80-0.80}$=1.8m/s²．
（2）根据a=$\frac{F}{m}$可知a-F图象知道理论上直线斜率应等于小车质量的倒数，则小车的质量为m=$\frac{1}{k}$．
故答案为：（1）0.79，1.8；（2）$\frac{1}{k}$

点评 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．
通过作图法研究两个变量之间的关系是物理里常用的一种手段，只有直线图形可以清楚地说明两变量之间的关系