如圖所示是某同學設計的“探究加速度a與物體所受合力F及質量m間關係”的實驗．圖a為實驗裝置簡圖，A為小車，B為...

問題詳情：

如圖所示是某同學設計的“探究加速度a與物體所受合力F及質量m間關係”的實驗．圖a為實驗裝置簡圖，A為小車，B為打點計時器，C為裝有砂的砂桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認為細繩對小車拉力F等於砂和砂桶總重力，小車運動加速度a可由紙帶求得．

（1）圖b為某次實驗得到的紙帶（交流電的頻率為50Hz），由圖中數據求出小車加速度值為　      m/s2；

（2）保持小車質量不變，改變砂和砂桶質量，該同學根據實驗數據作出了加速度a與合力F圖線如圖c，該圖線不通過原點，明顯超出偶然誤差範圍，其主要原因是　      ；

（3）若實驗中將小車換成滑塊，將木板水平放置可測出滑塊與木板間的動摩擦因數μ．要測出動摩擦因數μ，需要測量的物理量有　                   　；實驗測得的動摩擦因數μ比真實值　     　（填“偏大”或“偏小”）．

【回答】

解：（1）由於每相鄰兩個計數點間還有1個點，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.04s，

設第一段相鄰的計數點的距離為x1，以後各段分別為x2、x3、x4，根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：

x4﹣x2=2a1T2

x3﹣x1=2a2T2

為了更加準確的求解加速度，我們對兩個加速度取平均值得：a=（a1+a2）

解得：a==3.19m/s2，

（2）圖線不通過座標原點，F不為零時，加速度仍為零，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

（3）設滑塊的質量為M，砂和砂桶的質量為m，根據牛頓第二定律得：

對m：mg﹣F拉=ma

對M：F拉﹣μMg=Ma

解得：μ=

而實驗測得的動摩擦因數為：μ′=

需要測量的物理量有：砂和砂桶質量m、木塊的質量M、以及對應的加速度a．

所以驗測得的動摩擦因數μ比真實值偏大．

故*為：（1）3.19；（2）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；（3）砂和砂桶質量m、木塊的質量M、以及對應的加速度a；偏大

知識點：牛頓第二定律

題型：實驗,探究題