Question

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4－2－13甲为实验装置简图(交流电的频率为50 Hz)．

图4－2－13

(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(保留两位有效数字)．

(2)保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的，数据如下表：

实验次数 物理量	1	2	3	4	5	6	7	8
小车加速度a/(m·s－2)	1.90	1.72	1.49	1.25	1.00	0.75	0.50	0.30
小车质量m/kg	0.25	0.29	0.33	0.40	0.50	0.71	1.00	1.67
/kg－1	4.00	3.45	3.03	2.50	2.00	1.41	1.00	0.60

请在如图4－2－14所示的方格坐标纸中画出a－图线，并依据图线求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式是________．

图4－2－14

图4－2－15

(3)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线，如图4－2－15所示．该图线不通过原点，请你分析其主要原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

Answer 1

解析：(1)连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位移的大小，可以选用逐差法计算加速度．

由x₁＝6.19 cm　x₂＝6.70 cm

x₃＝7.21 cm　x₄＝7.72 cm

电火花打点计时器周期T＝＝0.02 s

用逐差法可得x₃－x₁＝2a(2T)²　x₄－x₂＝2a(2T)²

故a＝＝＝3.2 m/s².

(2)在a－坐标系中描点连线得a－图线如图所示，可得a＝

(3)由a－F图线F增大至某值时物体开始有加速度，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分．

答案：(1)3.2 m/s²　(2)见解析　a＝

(3)实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分