Question

【題目】“探究加速度與物體質量、受力的關系”的實驗裝置如圖所示。小車的質量為M，砝碼和盤的總質量為m．正確安裝好打點計時器，并使小車與滑輪間的細線與長木板平行。

（1）為了使分析數據時可認為砝碼和盤的總重力等于小車所受合外力，你認為應采取的措施有

①______________________________________

②______________________________________

（2）打點計時器所用交流電源的頻率為50 Hz，從比較清晰的點起，每5個點取一個計數點，測出相鄰計數點之間的距離如圖。則該小車的加速度為________m/s2，打C點時小車的速度為__________m/s.（結果均保留兩位有效數字）

（3）實驗中，如果不斷往砝碼盤加砝碼，使m不斷增大，進行多次實驗，下列圖像中能正確反映小車加速度a與m的關系的是_____。

Answer 1

【答案】平衡摩擦力 使m遠小于M 0.47m/s2 0.20m/s C

【解析】

(1)明確從對小車受力分析不難得出若使小車受到的合力等于繩子的拉力就必須首先平衡摩擦力；若要使繩子拉力等于砝碼和盤的總重力則必須滿足小車質量遠大于砝碼和盤的總質量.

(2)紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．

(3)隨著m的逐漸增大，當砝碼和盤的總質量為m變大后不能滿足m＜＜M的條件，圖象就會發生彎曲．

(1)若使小車受到的合力為繩子的拉力，對小車受力分析可知應進行平衡摩擦力，即應采取①將長木板一端墊起，讓小車重力沿斜面的分力平衡摩擦阻力；若使繩子拉力等于砝碼和盤的總重力，應采取②小車質量遠大于砝碼和盤的總質量.

(2)紙帶上取四段連續相等時間()的位移，由判別式()結合逐差法，可得：；由勻變速直線運動的推論，平均速度等于中間時刻的瞬時速度，有：.

(3)設小車與砝碼的質量為M，砝碼和盤的總質量為m，根據牛頓第二定律，對m：，對M：F拉=Ma，解得，當m＜＜M時，繩子的拉力近似等于砂和砂桶的總重力．所以剛開始a-m圖象是一條過原點的直線，當砝碼和盤的總質量為m變大后不能滿足m＜＜M的條件，圖象彎曲，且加速度增大的速度變慢，故選C.