Question

如右圖所示為“探究加速度與物體受力和質量的關系”實驗裝置圖．圖中A為小車，B為裝有砝碼的小盤，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電火花打點計時器相連，計時器接50Hz交流電．小車的質量為m₁，小盤（及砝碼）的質量為m₂．

（1）下列說法正確的是_______。

A．為平衡小車與水平木板之間摩擦力，應將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在掛小盤（及砝碼）的情況下使小車恰好做勻速運動

B．每次改變小車質量時，應重新平衡摩擦力

C．本實驗中要滿足m2應遠小于m1的條件

D．在用圖像探究加速度與質量關系時，應作圖像

（2）實驗中，得到一條打點的紙帶，如右圖所示，已知相鄰計數點間的時間間隔為T，且間距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，則計算小車加速度的表達式為a=                    ；

（3）某同學在平衡好摩擦力后，保持小車質量不變的情況下，通過多次改變砝碼重力，作出小車加速度a與砝碼重力F的圖象如右圖所示，若牛頓第二定律成立，重力加速度g=10m/s²，則小車的質量為______kg，小盤的質量為______kg。(二個結果都保留兩位有效數字)

（4）如果砝碼的重力越來越大時，小車的加速度不能無限制地增加，會趨近于某一極限值，此極限值為_____ m/s²。

Answer 1

（1）  C ；（2）；(3)  2.0或2.1  0.060~0.063 ；（4） 10 

試題分析：（1）平衡摩擦力時，應使小車在不掛小盤的時候使小車恰好做勻速運動，假設木板傾角為θ，則有：，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力．AB錯誤，讓小車的質量M遠遠大于小桶（及砝碼）的質量m，因為：際上繩子的拉力，故應該是，而當m不再遠遠小于M時，隨m的增大物體的加速度逐漸減小且無限趨近于g，故C正確．應作出圖像，D錯誤，
（2）根據公式可得
（3）設砝碼盤的質量為m，小車的質量為M，當不加砝碼時，
當砝碼的重力為3.0N時，聯立兩式可得：M=2kg，m=0.060kg
（4）最終會接近重力加速度，所以a="10" m/s²。
點評：會根據實驗原理分析分析為什么要平衡摩擦力和讓小車的質量M遠遠大于小桶（及砝碼）的質量m，且會根據原理分析實驗誤差．