Question

【題目】在探究加速度與力、質量的關系時，小王同學采用如圖裝置，實驗中小車及砝碼的質量用M表示，沙桶及沙的質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶計算出．

(1)往沙桶中加入定量的沙子，當M與m的大小關系滿足______時，可近似認為繩對小車的拉力大小等于沙桶和沙的重力；在釋放小車之前接通打點計時器的電源，在紙帶上打出系列的點．

(2)在平衡摩擦力后，他用打點計時器打出的紙帶的一段如圖2，該紙帶上相鄰兩個計數點間還有4個點未標出，打點計時器使用交流電的頻率是50Hz，則小車的加速度大小是______，當打點計時器打B點時小車的速度是______；結果保留三位有效數字

(3)小張同學用同裝置做實驗，他們倆在同坐標系中畫出了關系圖，如圖，小張和小王同學做實驗，哪個物理量是不同的______．

(4)在探究“合外力不變的情況下，加速度與質量的關系時”，本實驗中，保持沙桶內的沙子質量不變，則系統所受合外力不變，用圖像法處理數據時，平衡了摩擦，但無法滿足m<<M時，以加速度a為縱軸，以_______（用題中的字母表示）為橫軸，才能保證圖像是一條過原點的直線。

Answer 1

【答案】M>>m 0.390 0.377 小車質量M

【解析】

（1）假設小車的加速度為a，拉力為F；對沙桶及沙：mg-F=ma；對小車：F=Ma；聯立得：F=，故只有在M＞＞m的情況下近似認為拉力等于mg。
（2）紙帶上每相鄰兩個計數點間還有4個點，所以相鄰的計數點之間的時間間隔是T=0.1s。根據逐差法求解加速度：；
根據勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度得：B點的速度

（3）根據F=ma可得，即a-F圖象的斜率等于小車的質量，故兩人的實驗中小車質量M不同。
（4）若選擇砂桶和小車的整體為研究對象，則根據牛頓第二定律，，則當F一定時，建立圖像是過原點的直線．