Question

在“驗證牛頓運動定律”的實驗中，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)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．

小題1:當M與m的大小關(guān)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．
小題2:一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地檢查出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做a與         的圖象．

小題3:如圖(a)，甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的a－F線，說明實驗存在的問題是_        __ ．
小題4:乙、丙同學(xué)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(xué)做實驗時的哪一個物理量取值不同？答：                              。
小題5:一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定,探究做加速度與質(zhì)量的關(guān)系,以下做法正確的是:(    )

A．平衡摩擦力時，應(yīng)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(zhì)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(zhì)量M，直接用公式 a＝mg/M求出。

小題6:已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出，利用下圖給出的數(shù)據(jù)可求出小車下滑的加速度a=           。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

小題1:M?m
小題2:
小題3:平摩擦力時木板傾角過大
小題4:兩小車及車上砝碼的總質(zhì)量不同
小題5:BC
小題6:a=  1.58m/s²

：（1）該實驗的研究對象是小車，采用控制變量法研究．當質(zhì)量一定時，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系．那么小車的合力怎么改變和測量呢？為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板D的左端適當墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．
根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉== 
當M＞＞m時，即當砝碼和盤的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．
（2）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系，故不能作a-M圖象；但a= ，故a與成正比，而正比例函數(shù)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(guān)系，故應(yīng)作a-圖象．
（3）圖B中圖象與橫軸的截距大于0，說明在拉力大于0時，加速度等于0，說明物體所受拉力之外的其他力的合力大于0，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（4）由圖可知在拉力相同的情況下a_乙＞a_甲，
根據(jù)F=ma，即a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量，且m_乙＜m_甲．故兩人的實驗中小車及車中砝碼的總質(zhì)量不同
（5）A、平衡摩擦力時，應(yīng)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．
B、每次改變小車的質(zhì)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．
C、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．
D、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(zhì)量M，直接用公式a=mg/M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(zhì)量間的關(guān)系．故D錯誤．
（6）相鄰兩計數(shù)點間還有四個打點未畫出，說明相鄰兩計數(shù)點間時間間隔為0.1s．
根據(jù)運動學(xué)公式△x=at²得：a=1.58m/s²