Question

【題目】在“驗證牛頓運動定律”的實驗中，采用如圖1所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質量用M表示，盤及盤中砝碼的質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算出。

（1）當M與m的大小關系滿足____時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力。

（2）一組同學在做加速度與質量的關系實驗時，保持盤及盤中砝碼的質量一定，改變小車及車中砝碼的質量，測出相應的加速度，采用圖象法處理數據。為了比較容易地檢查出加速度a與質量M的關系，應該做a與_____的圖象。

（3）如圖（a），甲同學根據測量數據做出的a﹣F圖線，說明實驗存在的問題是_________。

（4）乙、丙同學用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的a﹣F圖線，如圖（b）所示，兩個同學做實驗時的哪一個物理量取值不同？______。

（5）已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，紙帶上每相鄰兩個計數點間還有4個點未畫出，利用圖2給出的數據可求出小車的加速度a=______。（結果保留三位有效數字）

Answer 1

【答案】 平衡摩擦力時木板傾角過大（或平衡摩擦力過度） 兩個小車及車上砝碼質量不同（或M）

【解析】（1）以整體為研究對象有：mg=（M+m）a，解得，以M為研究對象有：繩子的拉力F=Ma=mg，顯然要有F=mg，必有m+M≈M，故有M＞＞m．即只有M＞＞m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（2）根據牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數圖象為曲線，根據曲線很難判定出自變量和因變量之間的關系，故不能作a-M圖象；但存在關系：a=，故a與

成正比，而正比例函數圖象是過坐標原點的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關系，應作a-圖象．
（3）圖象中在外力為零的情況下，小車的加速度不為零，說明平衡摩擦力過度．
（4）圖象的斜率，所以兩個同學的所用的小車及小車中鉤碼的質量M不同．
（5）根據△x=aT2，運用逐差法得： ．