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(shù)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(shù)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(tǒng)所受合外力不變，用圖像法處理數(shù)據(jù)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(lián)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(shù)點間還有4個點，所以相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔是T=0.1s。根據(jù)逐差法求解加速度：；
根據(jù)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(jù)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(jù)牛頓第二定律，，則當F一定時，建立圖像是過原點的直線．