某实验小组设计如图甲所示实验装置“探究加速度与力的关系”．已知小车的质量M，砝码盘的质量m0，打点计时器使用的交流电频率f=50Hz．（1）探究方案的实验步骤A．按图安装好实验装置

Question

某实验小组设计如图甲所示实验装置“探究加速度与力的关系”．已知小车的质量M，砝码盘的质量m₀，打点计时器使用的交流电频率f=50Hz．

（1）探究方案的实验步骤
A．按图安装好实验装置；
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，记录砝码盘中砝码的质量m；
D．将小车紧靠打点计时器，接通电源后放开小车，得到一条打点清晰的纸带，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m，重复多次步骤B～D，得到多组m、a．
（2）记录数据及数据分析
①实验中打出的其中一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得小车的加速度a=___m/s²．（保留1位有效数字）
②实验小组认为小车受到的合外力F=mg，根据记录数据和纸带，将计算得到合外力和加速度填入设计的表中（表略）．
③建立a-F坐标系，利用②中得到的表中数据描点得到如图丙所示的图线．根据图线，结论“小车加速度a与外力F成正比”是___（选填“成立”或“不成立”）的；已知图线延长线与横轴的交点A的坐标是（-0.08，0），由此可知，___（填实验中有关物理量的名称）等于0.08N．（已知数据测量是准确的）
（3）方案评估
如果认为小车受到的合外力等于砝码盘和砝码的总重力，即F=（m₀+m）g，实验中是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？___（选填“是”或“否”）．

Answer 1

（2）①由图示纸带可知，计数点间的时间间隔：t=0.02×5=0.1s，
在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，即△x=at²，
加速度：a=(x3-x1+x4-x2)/(4t2)=((x3+x4)-(x1+x2))/(4t2)=((7.75+8.64)×10-2m-(6.00+6.87)×10-2m)/(4×(0.1s)2)≈0.9m/s²．
③由图示图象可知，图象是不过原点的倾斜直线，a与F不成正比；
由图象可知，当F=0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、砝码盘的重力，
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，砝码盘的重力大小为：0.08N．
（3）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．
故答案为：（2）①0.9；③不成立；砝码盘的重力；（3）否．