Question

某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究小車的加速度a與小車所受拉力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖（a）為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖．（所用交變電流的頻率為50Hz）
（1）圖（b）為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖，圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為

0.510

m/s²（保留三位有效數(shù)字）．打D點(diǎn)時(shí)速度大小為

0.747

m/s．加速度方向?yàn)?!--BA-->

向左

（填向左、向右）
（2）保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，一位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨拉力F的變化圖線如圖（c）所示．該圖線不通過原點(diǎn)，其主要原因是

沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠

．

Answer 1

分析：解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究，其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測量很重要．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．

解答：解：（1）相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，說明相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.1s
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論得出：
a=

△x

t2

=

(7.21-6.70)cm

(0.1)2s2

=0.510m/s²
v_D=

xCE

tCE

=

(7.21+7.72)cm

0.2s

=0.747m/s
從紙帶上看出向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以加速度的方向向左．
（2）從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點(diǎn)，當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡摩擦力這個(gè)步驟．
所以原因是沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．
故答案為：（1）0.510，0.747，向左．
（2）沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．

點(diǎn)評(píng)：實(shí)驗(yàn)問題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決．對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由．比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．