Question

13．如图（a）所示为“探究加速度与力、质量的关系”实验的装置．

（1）如图（a）所示，未完成平衡摩擦力，应该取下砂桶，把木板不带滑轮的一端垫高，接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动，反复调节，直到纸带上打出的点迹为间隔均匀，平衡摩擦力才完成．
（2）实验中使用50Hz交变电流作电源，在打出的纸带上选择5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，测量了C点到A点、E点到C点的距离如图（b）所示．则C点的速度v_C=1.07 m/s，纸带的加速度a=3.10m/s²．（此小题结果保留三位有效数字）
（3）某同学实验时得到如图（c）所示的a-F图象，则原因是长木板的倾角过大．

Answer 1

分析 平衡摩擦力时轻推小车，若小车能够做匀速直线运动，则摩擦力得到平衡．当打点计时器打出的点间隔均匀时，恰好平衡摩擦力．
明确实验原理可知具体操作细节，根据匀变速直线运动的特点△x=aT²可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）取下砂桶，把木板不带滑轮的一端垫高，接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动．由图（a）所示纸带可知，相等时间内位移越来越大，知小车做加速运动，需减小木板的倾角，直至小车做匀速直线运动，当纸带上打出的点迹间隔均匀，说明小车做匀速直线运动，平衡摩擦力才完成．
（2））C点的瞬时速度等于AE两点间的平均速度：v_c=$\frac{AE}{2T}$=$\frac{0.1520+0.2760}{2×0.08}$m/s=1.07m/s；
根据匀变速直线运动的推论a=$\frac{CE-AC}{（2×0.02）^{2}}$=$\frac{0.2760-0.1520}{0.0{4}^{2}}$=3.10m/s²
（3）根据图象（C）可知，当没有悬挂砂桶时，小车已经产生加速度，由此可知在操作个过程中，平衡摩擦力过度即长木板的倾角过大．
故答案为：（1）间隔均匀．（2）1.07；3.10；（3）长木板的倾角过大

点评 解决本题的关键掌握该实验的原理，知道本实验采取控制变量法，以及知道如何运用图象得出加速度与质量和力的关系，同时熟练应用物理基本规律解决实验问题．