Question

17．某同學(xué)將力傳感器固定在小車上，然后把繩的一端固定在傳感器掛鉤上，用來測量繩對小車的拉力，探究在小車及傳感器總質(zhì)量不變時(shí)加速度跟它們所受拉力的關(guān)系，根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出了如圖甲所示的a-F圖象；
（1）圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
（2）本實(shí)驗(yàn)中是否仍需要細(xì)沙和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量否（填“是”或“否”）；
（3）由圖象求出小車和傳感器的總質(zhì)量為1 kg．
（4）圖乙是某同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz，其中0、1、2、3、4每兩點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出．各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離已在圖中標(biāo)出，根據(jù)圖可求得計(jì)數(shù)點(diǎn)2所代表時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小v₂=0.19 m/s，小車的加速度a=0.20m/s²．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）由圖象可知，當(dāng)F≠0時(shí)，加速度仍然為零，說明沒有平衡摩擦力，或平衡的不夠；
（2）該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（3）a-F圖象中的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，橫軸的截距表示小車和傳感器受到的總的摩擦力大�。�
（4）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上的某點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大��；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�

解答 解：（1）由圖象可知，當(dāng)F≠0時(shí)，加速度仍然為零，說明沒有平衡摩擦力，或平衡的不夠；
（2）該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（3）a-F圖象中橫軸的截距表示小車和傳感器受到的總的摩擦力大小，由圖可知，該摩擦力大小為0.1N．
a-F圖象中的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，由圖可知，k=$\frac{△a}{△F}$=$\frac{0.5-0}{0.6-0.1}$=1，
所以質(zhì)量：M=$\frac{1}{k}$=1.0kg；
（4）從0點(diǎn)開始每間隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s；
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：
v₂=$\frac{{x}_{13}}{{t}_{13}}$=$\frac{5.40-1.60}{2×0.1}×1{0}^{-2}$=0.19m/s
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：△x=aT²，
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{7.60-3.40-3.40}{4×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$=0.20m/s²；
故答案為：（1）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；（2）否；（3）1；（4）0.19，0.20．

點(diǎn)評 實(shí)驗(yàn)中我們要清楚研究對象和研究過程，明確實(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)問題的前提．
要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．