Question

7．在“探究加速度與物體質(zhì)量．物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示：一木塊放在水平長(zhǎng)木板上，左側(cè)拴有一不可伸長(zhǎng)的細(xì)軟線，跨過(guò)固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連．木塊右側(cè)與穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，在重物牽引下，木塊在木板上向左做勻加速運(yùn)動(dòng)．重物的質(zhì)量為M，木塊質(zhì)量為m．

（1）如圖①所示，是甲同學(xué)用以上裝置，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一些連續(xù)的點(diǎn)，它們之間的距離分別為S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電周期為T(mén)，根據(jù)給以上數(shù)據(jù)求：木塊的加速度a=$\frac{{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}-{s}_{3}-{s}_{2}-{s}_{1}}{9{T}^{2}}$．
（2）乙同學(xué)用同一套裝置，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出了如圖②所示的a-F圖線，原因可能是：沒(méi)有平衡摩擦力或平衡的不夠
（3）丙、丁兩位同學(xué)用同一套裝置，畫(huà)出了各自得到的a-F圖線如圖③所示，說(shuō)明這兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同？木塊的質(zhì)量．并比較其大小：丙的質(zhì)量較大（填“丙”或者“丁”）．
（4）當(dāng)M 和m的大小關(guān)系滿足m＞＞M時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)木塊的拉力等于重物的重力．

Answer 1

分析 （1）注意為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)采用逐差法求木塊的加速度．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力，如果平衡摩擦力不夠，則圖象在F軸上截距不為零，如果平衡摩擦力多度，則圖象在a軸上截距不為零．
（3）對(duì)a-F圖來(lái)說(shuō)，圖象的斜率的倒數(shù)表示物體質(zhì)量，斜率不等則質(zhì)量不同
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析答題．

解答 解：（1）為了減小偶然誤差，采用逐差法處理數(shù)據(jù)，有：
S₆-S₃=3a₁T²，S₅-S₂=3a₂T²，S₄-S₁=3a₃T²，
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值得：a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）
解得：a=$\frac{{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}-{s}_{3}-{s}_{2}-{s}_{1}}{9{T}^{2}}$．
（2）圖中當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子有拉力時(shí)，小車(chē)的加速度為0，說(shuō)明沒(méi)有平衡摩擦力或平衡的不夠；
（3）對(duì)a-F圖來(lái)說(shuō)，圖象的斜率的倒數(shù)表示物體質(zhì)量，c圖中斜率不同，說(shuō)明兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)質(zhì)量不同，乙的斜率大于丙的斜率，則乙的質(zhì)量小于丙的質(zhì)量．
（4）當(dāng)木塊質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重物質(zhì)量時(shí)，可以近似認(rèn)為木塊受到的拉力等于重物的重力．
故答案為：（1）$\frac{{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}-{s}_{3}-{s}_{2}-{s}_{1}}{9{T}^{2}}$；
（2）沒(méi)有平衡摩擦力或平衡的不夠；
（3）木塊的質(zhì)量；丙；
（4）m＞＞M

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究加速度與物體質(zhì)量，物體受力的關(guān)系，注意該實(shí)驗(yàn)成立的條件以及數(shù)據(jù)處理方法．實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意平衡摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不足、或過(guò)平衡摩擦力都會(huì)對(duì)帶來(lái)實(shí)驗(yàn)誤差，都是錯(cuò)誤的．