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19.在探究“加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗中,采用如圖甲所示的裝置.
(1)某小組在探究“質(zhì)量一定時,加速度與合外力成正比”的實驗中,測出多組數(shù)據(jù),作出了如圖乙所示的圖象,已知實驗過程中細線與木板始終保持平行,則圖線沒有過坐標原點的原因可能是未平衡摩擦力,圖線上部彎曲的原因可能是未滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于木塊的質(zhì)量.

(2)如圖丙所示,是使用頻率為50Hz的打點計時器打出的一條紙帶的一部分,0、1、2、3、4、5、6為依次選取的7個計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出.從紙帶上測出x1=3.20cm,x2=4.52cm,x5=8.42cm,x6=9.70cm.則木塊加速度的大小a=1.3m/s2(結果保留兩位有效數(shù)字).

分析 (1)在“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關系”的實驗中,通過控制變量法,先控制m一定,驗證a與F成正比,再控制F一定,驗證a與m成反比;實驗中用砂和砂桶的重力代替小車的合力,故要通過將長木板右端墊高來平衡摩擦力和使小車質(zhì)量遠大于砂和砂桶質(zhì)量來減小實驗的誤差;
(2)利用逐差法(x5+x6)-(x1+x2)=8aT2求物體的加速度.

解答 解:(1)開始當小車掛上重物時,加速度卻為零,線性圖象不通過坐標原點,故導致圖象不過原點的原因是木板傾角偏�。凑f明操作過程中平衡摩擦力不足.
設小車的質(zhì)量為M,砂和砂桶的質(zhì)量為m,根據(jù)牛頓第二定律得:
對m:mg-F=ma
對M:F=Ma
解得:a=mgm+M
F=Mmgm+M
當m<<M時,即當砝碼和小桶的總重力要遠小于小車的重力,繩子的拉力近似等于砂和砂桶的總重力.
從圖象上可以看出:F從0開始增加,砂和砂桶的質(zhì)量遠小于車的質(zhì)量,慢慢的砂和砂桶的重力在增加,那么在后面砂和砂桶的質(zhì)量就沒有遠小于車的質(zhì)量,由加速度表達式知a逐漸減小,所以圖象向下彎曲.
所以原因是未滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠小于車的質(zhì)量.
(2)由于相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出,故相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T=5×0.02=0.1s..
應該利用逐差法求物體的加速度:(x5+x6)-(x1+x2)=8aT2
解得物體的加速度a=x5+x6x1x28T2=0.0842+0.09700.0320.04520.08=1.3m/s2
故答案為:(1)未平衡摩擦力;未滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于木塊的質(zhì)量
(2)1.3

點評 解決本題的關鍵掌握紙帶的處理,會通過紙帶,運用勻變速直線運動的運動學公式,結合逐差法求解加速度,注意有效數(shù)字的保留.

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