Question

【题目】如图甲所示是某同学设计的“探究加速度a与物体所受合力F及质量m间关系”的实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶的总重力，小车运动加速度a可由纸带求得．

（1）图乙所示是某同学通过实验得到的一条纸带，他在纸带上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点（每相邻两个计数点之间还有4个点没有画出）．已知打点计时器所使用电源的频率为50 Hz，用刻度尺测得：AB=0.60 cm，AC=1.60 cm，AD=3.00 cm，AE=4.80 cm，AF=7.00 cm，AG=9.60 cm，则打E点时小车的速度为_______m/s，小车的加速度为_______m/s2．（结果均保留两位有效数字）

（2）另一同学保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图丙，该图线不通过原点，其主要原因是__________________．

（3）若实验中将小车换成滑块，将木板水平放置可测出滑块与木板间的动摩擦因数μ．要测出动摩擦因数μ，需要测量的物理量有_______________________________；实验测得的动摩擦因数μ比真实值____________（选填“大”或“小”）．

Answer 1

【答案】0.20 0.40 实验前未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不足或平衡摩擦力时木板倾角过小） 砂和砂桶的总质量、木块的质量以及对应的加速度 大

【解析】

由题中“如图甲所示是某同学设计的“探究加速度a与物体所受合力F及质量m间关系”可知，本题考查牛顿第二定律实验，根据实验原理、数据处理和误差分析可解答本题。

（1）[1]根据打点计时器瞬时速度公式可得

解得

[2]根据加速度公式

解得

（2）[3]由图可知，当有力的时候没有加速度，原因是实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足或平衡摩擦力时木板倾角过小；

（3）[4] 如果要测出滑块与木板间的动摩擦因数μ，则根据牛顿第二定律可得

因此需要测量砂和砂桶的总质量、木块的质量以及对应的加速度。

[5]因为在公式中没有考虑绳的摩擦，因此求出的动摩擦因数μ比真实值偏大。