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，如圖1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)往沙桶中加入一定量的沙子，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______（選填“之前”或“之后”）接通打點計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點。

(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______m/s2，當打點計時器打B點時小車的速度是______m/s；（結果保留三位有效數字）

(3)小張同學用同一裝置做實驗，他們倆在同一坐標系中畫出了a-F關系圖，如圖3，小張和小王同學做實驗，哪一個物理量是不同的______。

Answer 1

【答案】 之前 0.390 0.377 小車和砝碼的質量

【解析】

(1)[1]假設小車和砝碼的加速度為，拉力為

對沙桶及沙：

對小車和砝碼：

聯立得：

故只有在的情況下近似認為拉力等于；

[2]由于人有反應時間，為提高打出的有效點的個數，應該先接通電源，待打點穩定后再接通電源。

(2)[3]紙帶上每相鄰兩個計數點間還有4個點，所以相鄰的計數點之間的時間間隔是，根據逐差法求解加速度：

，

[4]根據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點的速度：

(3)[5]根據牛頓第二定律可知：

即圖象的斜率等于小車和砝碼的質量，所以兩人的實驗中小車和砝碼的質量不同。