Question

某同學設計了一個探究加速度a與物體所受合力F及質量m關系的實驗，圖4－2－13甲為實驗裝置簡圖(交流電的頻率為50 Hz)．

圖4－2－13

(1)圖乙為某次實驗得到的紙帶，根據紙帶可求出小車的加速度大小為________m/s²(保留兩位有效數字)．

(2)保持砂和砂桶質量不變，改變小車質量m，分別得到小車加速度a與質量m及對應的，數據如下表：

實驗次數 物理量	1	2	3	4	5	6	7	8
小車加速度a/(m·s－2)	1.90	1.72	1.49	1.25	1.00	0.75	0.50	0.30
小車質量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

請在如圖4－2－14所示的方格坐標紙中畫出a－圖線，并依據圖線求出小車加速度a與質量倒數之間的關系式是________．

圖4－2－14

圖4－2－15

(3)保持小車質量不變，改變砂和砂桶質量，該同學根據實驗數據作出了加速度a隨合力F的變化圖線，如圖4－2－15所示．該圖線不通過原點，請你分析其主要原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

Answer 1

解析：(1)連續相等的時間間隔內，從紙帶上可得到四段位移的大小，可以選用逐差法計算加速度．

由x₁＝6.19 cm　x₂＝6.70 cm

x₃＝7.21 cm　x₄＝7.72 cm

電火花打點計時器周期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－坐標系中描點連線得a－圖線如圖所示，可得a＝

(3)由a－F圖線F增大至某值時物體開始有加速度，說明實驗前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分．

答案：(1)3.2 m/s²　(2)見解析　a＝

(3)實驗前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分