Question

2．某同學(xué)做探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)改變重物的質(zhì)量，利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象，他們第一次是在軌道水平時(shí)實(shí)驗(yàn)，第二次在左側(cè)墊高，軌道傾斜時(shí)實(shí)驗(yàn)，兩種情況下，得到了兩條a-F圖線，如圖（b）所示，顯然，兩次實(shí)驗(yàn)均末成功平衡摩擦力，但仍可以從圖中獲知一些信息．思考以下問(wèn)題：
（1）若第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)，成功平衡摩擦力，問(wèn)：實(shí)驗(yàn)時(shí)，是否還需要圖中重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量．否（選填“是”或“否”）
（2）圖線①是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的（選填“①”或“②”）；
（3）滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5kg；滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2．

Answer 1

分析 知道滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．
對(duì)滑塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解．

解答 解：（1）滑塊和位移傳感器發(fā)射部分受到的拉力由力傳感器得出，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不需要控制滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重物質(zhì)量．
（2）由圖象可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高．所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
（3）根據(jù)F=ma得a=$\frac{F}{m}$，所以滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．由圖形b得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k=2，所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5Kg，由圖形b得，在水平軌道上F=1N時(shí)，加速度a=0，根據(jù)牛頓第二定律得F-μmg=0，解得μ=0.2；
故答案為：（1）否；（2）①；（3）0.5；0.2．

點(diǎn)評(píng) 通過(guò)作出兩個(gè)量的圖象，然后由圖象去尋求未知量與已知量的關(guān)系．運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和物理量之間關(guān)系式結(jié)合起來(lái)求解．