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3.某实验小组利用如图1所示的装置来探究“合外力一定时物体的加速度与质量之间的关系”.实验中交流电频率50Hz.

①若实验中认为绳子拉力等于小桶及桶中物体的总重量,则需满足小桶和桶中的物体的总质量远小于小车的总质量.
②小组同学按图所示安装好装置后,将轨道右端适当垫起,来平衡阻力.请指出不合理之处平衡摩擦力时,不能挂着小桶.正确操作后,小组同学在小桶里加适当的物体,拉动小车加速运动.
③某次实验打出了一条纸带如图2所示.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离(单位cm).该次实验小车的加速度a=0.155 m/s2.(结果保留三位有效数字)
④若某小组同学重物根据测得数据画出a-$\frac{1}{M}$图象如图3所示,原因是重物质量过大.

分析 实验中当小桶和桶中的物体的总质量远小于小车的总质量,认为绳子的拉力等于小车的合力,平衡摩擦力时不能挂着小桶、砝码.根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度,结合a-$\frac{1}{M}$图线得出加速度与质量的关系.

解答 解:①根据牛顿第二定律可知,当小桶和桶中的物体的总质量远小于小车的总质量时,认为绳子拉力等于小桶及桶中物体的总重量,
②平衡摩擦力时不能挂着小桶、砝码,应该让小车拖着纸带运动.
③根据△x=aT2,运用逐差法得,a=$\frac{{x}_{35}-{x}_{13}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.0383+0.0399-0.0368-0.0352}{4×0.{1}^{2}}$=0.155m/s2
④设小车的加速度为a,绳子拉力为F,以砝码和砝码盘为研究对象得:
mg-F=ma
以小车为研究对象有:F=Ma
解得:a=$\frac{mg}{M+m}$
故:F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
所以要使得绳子拉力等于砝码和砝码盘的重力大小,必有m<<M,
而不满足m<<M时,随m的增大物体的加速度a逐渐减小;
故答案为:①小桶和桶中的物体的总质量远小于小车的总质量;②平衡摩擦力时,不能挂着小桶;
③0.155;④重物质量过大.

点评 解决本题的关键知道实验的原理,以及知道实验中的注意事项,掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度和加速度,同时学会误差的分析,及理解牛顿第二定律的应用.

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A.A球的线速度必定大于B球的线速度
B.A球的角速度必定大于B球的角速度
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B.刚闭合S2时,线圈L中的电流为零
C.闭合S2以后,A灯变亮,B灯由亮变暗
D.再断开S2时,A灯立即熄火,B灯先亮一下然后熄灭

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