Question

【題目】某實驗小組的同學在用打點計時器探究小車的加速度a與小車的質量M之間的關系實驗中，不改變拉力FT（即小車懸掛線所吊砂桶與砂的重力mg一定），只改變小車的質量M，某次實驗得到了一條紙帶，如圖所示，打點計時器接的是50Hz的低壓交流電源，圖中各點為計數點，兩個計數點間還有4個點標出的計數點，測量長度的單位為cm．

（1）請由紙帶上測量記錄的數據，求出C點的瞬時速度vc=m/s，加速度a=m/s2（結果保留保留兩位有效數字）．
（2）該實驗正式開始前，要先 ， 且只有當小車質量M與小車懸掛線通過定滑輪所吊砂桶及砂的總質量m大小滿足時，方可認為細線對小車的拉力FT的大小等于懸掛線所吊砂桶與砂的重力mg．

Answer 1

【答案】
（1）0.35,0.97
（2）要平衡摩擦阻力f,M＞＞m
【解析】解：（1）據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可得C點速度為：

vC= = ×10﹣2 m/s=0.35 m/s

根據勻變速直線運動的推論△x=aT2，有：

a=

解得：a= m/s2=0.97 m/s2．
（2）為了使繩子的拉力等于小車的合外力，在進行實驗之前要進行平衡摩擦力，具體做法是：適當墊高長木板不帶定滑輪的一端，輕推未掛沙桶的小車，恰使拖有紙帶的小車勻速下滑．

設繩子上拉力為F，對小車根據牛頓第二定律有：

F=Ma ①

對砂桶和砂有：mg﹣F=ma ②

F= = ，由此可知當M＞＞m時，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力．

所以答案是：（1）0.35，0.97；（2）要平衡摩擦阻力f；M＞＞m．