Question

某同學用圖甲的實驗裝置探究小車的加速度a與小車所受合力F及質量M的關系。打點計時器所用交變電流的頻率為50Hz。
（1）某次實驗中得到的紙帶如圖乙所示，每兩個點間還有四個點未畫出。則可求出小車的加速度大小為_________m/s²；

（2）該同學在平衡摩擦力后進行實驗，實際小車在運動過程中所受的拉力_______砝碼和盤的總重力（填“大于”、“小于”或“等于”），為了便于探究、減小誤差，應使小車質量M與砝碼和盤的總質量m滿足__________的條件。

Answer 1

（1）0.51（2）小于、m << M

試題分析：（1）常用的儀器工作電源考察，如電火花計時器使用電源是220V交流；
（2）實驗時，我們認為繩子的拉力是小車受到的合外力，為達到這個目的，我們要先平衡摩擦力；
（3）為了在紙帶上打出更多的點，所以實驗操做前，應使小車停在靠近打點計時器處；
（4）為了使繩子的拉力近似等于小車受到的合外力，處理方式是讓小車的質量遠遠大于沙桶和沙子的質量；
（5）小車做勻加速運動，可根據勻加速運動的規律結合紙帶上的數據求出加速度；
解：（1）設前兩段位移為x₁，后兩段位移為x₂
由△x=at²得：
（2）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：，故只有在m << M的情況下近似認為拉力等于mg，
點評：只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數據的處理都與實驗原理有關，故要加強對實驗原理的學習和掌握．紙帶的處理在很多實驗中都有涉及，對于速度和加速度的求法一定要牢固掌握．