Question

在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質量M間的關系時，采用如下圖(a)所示的實驗裝置．小車及車中的砝碼質量用M表示，砂和砂桶的質量用m表示． (交流電的頻率為50Hz)

(1)圖(b)所示為某次實驗得到的紙帶，根據紙帶可求出小車的加速度大小為　　　m/s²(保留兩位有效數字)
(2)當M與m的大小關系滿足________時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于砂和砂桶的重力．
(3)在實驗中，由于沒有注意始終滿足（2）的條件，結果得到的圖象應是圖中的(　　)

(4)某一組同學先保持砂和砂桶的質量m一定來做實驗，其具體操作步驟如下，以下做法正確的是________．

A．平衡摩擦力時，應將砂和砂桶用細繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力

C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源

D．用天平測出m以及小車質量M，小車運動的加速度可直接用公式求出

Answer 1

(1)     3.2  m／s²     (2)  M＞＞m        (3)     D          （4）   B

試題分析：（1）在勻變速直線運動中連續相等時間內的位移差為常數，即，又計數點間的時間間隔，所以小車的加速度大小為 
(2) 繩子對小車的拉力大小為T，對小車及車中的砝碼，根據牛頓第二定律有： ；對砂和砂桶，根據牛頓第二定律有：，聯立以上兩式解得：，當時，，所以當M與m的大小關系滿足時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于砂和砂桶的重力．
(3)由(2)中兩式聯立解得：，當時，，此時a與成正比，為線性關系，當不能滿足這個條件時，有，若M減小，a減小，圖線的斜率減小，故選D．
(4) 平衡摩擦力時，應將繩從小車上拿去，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；每次改變小車的質量時，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；實驗時，應先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數據的采集和處理，故C錯誤；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以及小車質量M，直接用公式求出，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量間的關系，故D錯誤．所以選B．