Question

某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，其实验装置如图2所示．已知

某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，其实验装置如图2所示．已知小车质量M=214.6g，砝码盘质量m0=7.8g，所使用的打点计时器交流电频率f=50Hz．其实验步骤是：A．按图中所示安装好实验装置；B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；C．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；D．将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复B-D步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度．回答下列问题：（1）按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？______（填“是”或“否”）．（2）实验中打出的其中一条纸带如图3所示，由该纸带可求得小车的加速度a=______m/s2（保留两位有效数字）．（3）某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如表，他根据表中的数据画出a-F图象（如图1）．图中a-F图象斜率的物理意义：______，造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是：______，该图线延长线在横轴截距的数值表示______．次数12345砝码盘中砝码的重力F/N0.100.200.290.390.49小车的加速度a/（m?s-2）0.881.441.842.382.89

Answer 1

（1）当物体小车匀速下滑时有：
mgsinθ=f+（m+m₀）g
当取下细绳和砝码盘后，由于重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f不变，因此其合外力为（m+m₀）g，由此可知该实验中不需要砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
（2）根据作差法得：
a=

x4+x3?x2?x1

4T2

＝

0.0864+0.0775?0.0687?0.06

0.04

=0.88m/s²．
（3）根据a=

F

M

可知，图中a-F图象斜率表示小车质量的倒数，由图象可知，当外力为零时，物体有加速度，这说明在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力，根据数学函数关系可知该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是砝码盘的重力大小．
故答案为：（1）否；（2）0.88；（3）小车的质量的倒数，在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力，砝码盘的重力．