Question

某同学用如图所示的装置探究小车加速度与合外力的关系．图1中小车A左端连接一纸带并穿过打点计时器B的限

某同学用如图所示的装置探究小车加速度与合外力的关系．图1中小车A左端连接一纸带并穿过打点计时器B的限位孔，右端用一轻绳绕过滑轮系于拉力传感器C的下端，A、B置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上．不计绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量．实验时，先接通电源再释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点．该同学在保证小车A质量不变的情况下，通过改变P的质量来改变小车A所受的外力，由传感器和纸带测得的拉力F和加速度a数据如下表所示．（1）第4次实验得到的纸带如图2所示，O、A、B、C和D是纸带上的五个计数点，每两个相邻点间有四个点没有画出，A、B、C、D四点到O点的距离如图．打点计时器电源频率为50Hz．根据纸带上数据计算出加速度为______m/s2．（2）在实验中，______（选填“需要”或“不需要”）满足重物P的质量远小于小车的质量．（3）根据表中数据，在图示坐标系图3中作出小车加速度a与力F的关系图象．（4）根据图象推测，实验操作中重要的疏漏是______． 次数 1 2 3 4 5 F/N 0.10 0.18 0.26 0.30 0.40 a/（m?s-2） 0.08 0.22 0.37 ______ 0.59

Answer 1

（1）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔：T=0.1s；
根据图中数据运用逐差法计算加速度a=

CD+BC?AB?OA

4T2

=

0.0435?0.0131?0.0131

4×0.01

m/s2≈0.43m/s²．
（2）因为绳子拉小车的力可以由拉力传感器直接测量出来，故不需要满足重物P的质量远小于小车的质量．
（3）运用描点，拟合直线法，描绘的a-F图线如下图所示．

由作图可知，当F=0.30N时，a=0.42m?s^-2
（4）从上图中发现直线没过原点，当F≤0.1N时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消了．该同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤．所以原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够．
故答案为：（1）0.43；（2）不需要；（3）如上图所示；（4）没有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不足．