Question

1．用如圖甲所示實驗裝置，驗證“當質量一定時，物體運動的加速度與它所受的合力成正比”這一物理規(guī)律，小車的質量為M保持不變，改變懸掛重物的質量，重物下落過程中，每次電磁打點計時器打出一條紙帶并讀出彈簧測力計的示數(shù)F，實驗中已平衡摩擦力，滑輪及細線的質量不計，以小車為研究對象：
（1）如圖乙所示，為實驗打出的一條紙帶，每兩點間還有四點沒有畫出，則小車的加速度a=0.16m/s²；
（2）若a、F、M三者之間滿足關系式a=$\frac{2F}{M}$，則驗證了上述規(guī)律；
（3）若懸掛重物的質量為m，本實驗是否需要滿足m＜＜M，否（填“是”或“否”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)△x=aT²求解加速度，根據(jù)勻變速直線運動的推論求出瞬時速度．
（2）根據(jù)牛頓第二定律求小車的加速度；
（3）只有用重物的重力代替繩子的拉力，才需要滿足M＞＞m；

解答 解：（1）由勻變速直線運動的推論：△x=at²可知，加速度為：
a=$\frac{{x}_{3}^{\;}-{x}_{1}^{\;}}{2{t}_{\;}^{2}}$=$\frac{（3.84-3.52）×1{0}_{\;}^{-2}m}{2×（0.1s）_{\;}^{2}}$=0.16m/s²；
（2）對小車，根據(jù)牛頓第二定律，${F}_{合}^{\;}=2F=Ma$，得：$a=\frac{2F}{M}$
（3）繩子的拉力可以由彈簧測力計直接得到，不需要用重物的重力代替，所以不需要滿足m＜＜M．
每5個點取一個計數(shù)點，計數(shù)點間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s，
故答案為：（1）0.16；（2）$\frac{2F}{M}$；（3）否

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，同時要熟練應用所學基本規(guī)律解決實驗問題．探究加速度與力、質量關系實驗要采用控制變量法，當鉤碼的質量遠小于小車的總質量時，可以近似認為小車受到的拉力等于鉤碼的重力，若用力傳感器或彈簧測力計，則不需要滿足此條件．