Question

【題目】在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，使用了如圖甲所示的裝置，計時器打點頻率為50Hz。⑴該同學要探究加速度a和拉力F的關系，應該保持________不變；若該同學要探究小車的加速度a和質量M的關系，為了直觀判斷二者間的關系，應作出__________圖象。

⑵該同學得到一條紙帶，在紙帶上取連續的六個點，如圖乙所示，自A點起，測得相鄰兩點間的距離分別為8.0mm、10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm，則打E點時小車的速度為______m/s，小車的加速度為________m/s2（結果均保留2位有效數字）。

（3）該同學通過數據的處理作出了a－F圖象，如圖所示，則

①當小車的質量M與沙桶質量m的大小關系滿足________時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力。

②圖中的直線不過原點的原因是__________。

③此圖中直線發生彎曲的原因是__________。

Answer 1

【答案】⑴小車質量 a---1/M ⑵0.75 5.0 ⑶ ①M >>m ②平衡摩擦力過度（或平衡摩擦力時木板傾角太大） ③沒有滿足砂和砂桶的總質量遠小于小車質量

【解析】

（1）驗證牛頓第二定律要用控制變量法，作圖時為了便于觀測盡量作出直線；

（2）利用中間時刻速度推論計算瞬時速度，逐差法計算加速度；

（3）誤差一般兩方面，原理引起的誤差，操作引起的誤差。

(1)在探究加速度與外力的關系時,應該保持小車的質量不變,要直觀的反映兩個量之間的關系,可以通過作圖來解決.但是只有作出一條直線,才可以直觀的反映兩個變量之間的關系.在探究加速度a與質量M的關系時,為了直觀判斷二者間的關系,應作出圖象

(2)利用勻變速直線運動的推論:

小車加速度

(3)①要使得繩子拉力等于砂和砂桶的重力大小,必須滿足M >>m。

②圖中當F=0時, .也就是說當繩子上沒有拉力時,小車的加速度不為0,說明小車的摩擦力小于重力的分力,所以原因是實驗前木板右端墊得過高,即平衡摩擦力過度導致.

③要使得繩子拉力等于砂和砂桶的重力大小,必有,而不滿足時,隨m的增大物體的加速度a逐漸減小.故圖象彎曲的原因是:未滿足砂和砂桶質量遠小于小車的質量.