Question

某同學用圖1的實驗裝置探究“小車加速度與力”的關系，圖中A為小車，連接在后面的紙帶穿過打點計時器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，C為彈簧測力計，P為帶有滑輪及砝碼的盤，通過增減盤中的砝碼可調節A受到的拉力。實驗中，小車碰到定滑輪時，盤和砝碼尚未到達地面。

（1）調節P中的砝碼，先接通電源、再松開小車，觀察發現彈簧測力計C的示數如圖2時，打 點計時器打下的紙帶如圖3所示，已知打點計時器工作頻率為50Hz，可求得：（保留三位有效數字）
①滑塊運動的加速度a=        ；
②小車A的質量為mA=     ，與真實值相比，求得小車A的質量       （選填“偏大”或“偏小”）．寫出支持你的看法的一個論據：                     。
（2）利用此裝置還可以驗證A、P組成的系統機械能是否守恒，若選用圖3中紙帶上的M、N兩點進行驗證，已知小車A的質量為mA，回答下列問題：（重力加速度為g）
①下列物理量中，還需測量或計算的是      ．（填入正確選項前的字母）
A．P的總質量mP    B．M點的速度vM和N點的速度vN
G．OG兩點間的距離hOG      D．MN兩點間的距離hMN
E．小車從M運動到N的時間t AN
②AP系統從M到N的過程中，重力勢能的減小量為△Ep=           ，動能的增加量為△Ek=      ．（用測量或計算的物理量字母表示）

Answer 1

（1）①滑塊運動的加速度a=
②拉力F=2.1N，根據牛頓第二定律， ，解得小車A的質量為mA=0.420kg，
求得小車A的質量偏大，因為運動過程中，沒有考慮紙帶對小車的拉力，小車受到的阻力
（2）①利用此裝置還可以驗證A、P組成的系統機械能是否守恒，即驗證表達式，，所以還需要測量和計算得物理量有，P的總質量mP ，M點的速度vM和N點的速度vN，MN兩點間的距離hMN
故選ABD
②AP系統從M到N的過程中，重力勢能的減小量為△Ep=，動能的增加量為△Ek=