Question

【題目】在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系時,采用如圖甲所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質量用M表示，盤及盤中的砝碼質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計數器打上的點計算出：

（1）當m與M的大小關系滿足______時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。

（2）一組同學在先保持盤及盤中的砝碼質量一定,探究做加速度與質量的關系,以下做法正確的是:_______________

A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力

C．實驗時，要保證繩和紙帶均與木板平行以減小誤差

D．小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質量M，直接用公式 a＝mg/M求出。

（3）圖中給出的是實驗中獲取的紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計數點，每相鄰兩計數點間還有4個打點未標出，每兩個計數點間的時間間隔是_____由該紙帶可求得小車的加速度=______．（計算結果保留三位有效數字）

Answer 1

【答案】m<<M BC 0.1 s 1.11m/s2

【解析】

當盤及盤中砝碼的總質量遠小于小車及砝碼總質量時，可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力；平衡摩擦力時，不能掛盤；實驗過程中，應保證繩和紙帶與木板平行；根據逐差法即可求出加速度。

（1）根據牛頓第二定律得：對m：mg-F拉=ma，對M：F拉=Ma，聯立可得：，當M＞＞m時，即小車的質量遠大于砝碼和盤的總質量，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力。

（2）平衡摩擦力時，應將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，是小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動，故A錯誤；每次改變小車的質量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故B正確；實驗時，要保證繩和紙帶均與木板平行以減小誤差，故C正確；小車運動的加速度是利用打點計時器測量，如果用天平測出m以及小車質量M，直接用公式求出，這是在直接運用牛頓第二定律計算的，而我們實驗是在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系，故D錯誤。所以BC正確，AD錯誤。

（3）每相鄰兩計數點間還有4個打點未標出，每兩個計數點間的時間間隔是T=0.02s×5=0.1s，由△x=aT2可知，物體的加速度：。