Question

13．某學(xué)生用如圖甲所示的裝置研究物體加速度與所受外力和物體質(zhì)量的關(guān)系．
（1）圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的某一紙帶，實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計時器交流電的頻率為50Hz，紙帶前面的幾個點(diǎn)較模糊，因此從A點(diǎn)開始每打五個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)．則小車的加速度a=0.75m/s²，其中B點(diǎn)的對應(yīng)速度v_B=0.25m/s，F(xiàn)點(diǎn)對應(yīng)的速度v_F=0.55m/s．
（2）保持小車的質(zhì)量不變，測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示：

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50
a/ms-2	0.10	0.21	0.29	0.40

（a）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖丙中作出a-F圖線；
（b）圖線不通過原點(diǎn)，試分析在操作過程中可能遺漏的步驟是平衡摩擦力不足或沒有平衡摩擦力．

Answer 1

分析 （1）從A點(diǎn)開始每打五個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，所以每兩個點(diǎn)間的時間間隔T為0.1s．求某點(diǎn)的瞬時速度時只需要找平均速度代替即可求解，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小；
（2）根據(jù)描點(diǎn)法作出a-F圖線，圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)F為某一值時，加速度為零，知平衡摩擦力不足或沒有平衡摩擦力．

解答 解：（1）某點(diǎn)的瞬時速度時只需要找平均速度代替：
B點(diǎn)的對應(yīng)速度v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.0645-0.0140}{0.2}$=0.25m/s
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT²
可以求出加速度的大小a=$\frac{{x}_{CF}-{x}_{OC}}{{9T}^{2}}=\frac{0.1965-0.0645-0.0645}{0.09}$=0.75m/s²．
則F點(diǎn)速度v_F=v_B+a•4T=0.25+0.75×0.4=0.55m/s，
（2）根據(jù)描點(diǎn)法作出a-F圖線，如圖所示：
圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)與橫坐標(biāo)有截距說明：小車所受拉力力為某個值時，加速度仍然為零，即合外力為0，說明平衡摩擦力不足或沒有平衡摩擦力．
故答案為：（1）0.75；0.25；0.55；（2）如圖所示；平衡摩擦力不足或沒有平衡摩擦力

點(diǎn)評 本題考查了打點(diǎn)計時器的應(yīng)用以及根據(jù)紙帶求物體運(yùn)動的速度、加速度等問題，要熟練掌握從紙帶上獲取小車速度、加速度的方法，明確實(shí)驗(yàn)原理、具體實(shí)驗(yàn)操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由，比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．