Question

【题目】在探究加速度与力、质量的关系时，小王同学采用如图装置，实验中小车及砝码的质量用M表示，沙桶及沙的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出．

(1)往沙桶中加入定量的沙子，当M与m的大小关系满足______时，可近似认为绳对小车的拉力大小等于沙桶和沙的重力；在释放小车之前接通打点计时器的电源，在纸带上打出系列的点．

(2)在平衡摩擦力后，他用打点计时器打出的纸带的一段如图2，该纸带上相邻两个计数点间还有4个点未标出，打点计时器使用交流电的频率是50Hz，则小车的加速度大小是______，当打点计时器打B点时小车的速度是______；结果保留三位有效数字

(3)小张同学用同装置做实验，他们俩在同坐标系中画出了关系图，如图，小张和小王同学做实验，哪个物理量是不同的______．

(4)在探究“合外力不变的情况下，加速度与质量的关系时”，本实验中，保持沙桶内的沙子质量不变，则系统所受合外力不变，用图像法处理数据时，平衡了摩擦，但无法满足m<<M时，以加速度a为纵轴，以_______（用题中的字母表示）为横轴，才能保证图像是一条过原点的直线。

Answer 1

【答案】M>>m 0.390 0.377 小车质量M

【解析】

（1）假设小车的加速度为a，拉力为F；对沙桶及沙：mg-F=ma；对小车：F=Ma；联立得：F=，故只有在M＞＞m的情况下近似认为拉力等于mg。
（2）纸带上每相邻两个计数点间还有4个点，所以相邻的计数点之间的时间间隔是T=0.1s。根据逐差法求解加速度：；
根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度得：B点的速度

（3）根据F=ma可得，即a-F图象的斜率等于小车的质量，故两人的实验中小车质量M不同。
（4）若选择砂桶和小车的整体为研究对象，则根据牛顿第二定律，，则当F一定时，建立图像是过原点的直线．