Question

【題目】在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，小王同學(xué)采用如圖裝置，實(shí)驗(yàn)中小車及砝碼的質(zhì)量用M表示，沙桶及沙的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶計(jì)算出．

(1)往沙桶中加入定量的沙子，當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足______時(shí)，可近似認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于沙桶和沙的重力；在釋放小車之前接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，在紙帶上打出系列的點(diǎn)．

(2)在平衡摩擦力后，他用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶的一段如圖2，該紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電的頻率是50Hz，則小車的加速度大小是______，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)小車的速度是______；結(jié)果保留三位有效數(shù)字

(3)小張同學(xué)用同裝置做實(shí)驗(yàn)，他們倆在同坐標(biāo)系中畫(huà)出了關(guān)系圖，如圖，小張和小王同學(xué)做實(shí)驗(yàn)，哪個(gè)物理量是不同的______．

(4)在探究“合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)”，本實(shí)驗(yàn)中，保持沙桶內(nèi)的沙子質(zhì)量不變，則系統(tǒng)所受合外力不變，用圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí)，平衡了摩擦，但無(wú)法滿足m<<M時(shí)，以加速度a為縱軸，以_______（用題中的字母表示）為橫軸，才能保證圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。

Answer 1

【答案】M>>m 0.390 0.377 小車質(zhì)量M

【解析】

（1）假設(shè)小車的加速度為a，拉力為F；對(duì)沙桶及沙：mg-F=ma；對(duì)小車：F=Ma；聯(lián)立得：F=，故只有在M＞＞m的情況下近似認(rèn)為拉力等于mg。
（2）紙帶上每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是T=0.1s。根據(jù)逐差法求解加速度：；
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度得：B點(diǎn)的速度

（3）根據(jù)F=ma可得，即a-F圖象的斜率等于小車的質(zhì)量，故兩人的實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量M不同。
（4）若選擇砂桶和小車的整體為研究對(duì)象，則根據(jù)牛頓第二定律，，則當(dāng)F一定時(shí)，建立圖像是過(guò)原點(diǎn)的直線．