Question

在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質量用M表示，盤及盤中砝碼的質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算出．

(1)當M與m的大小關系滿足     時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．
(2)一組同學在做加速度與質量的關系實驗時，保持盤及盤中砝碼的質量一定，改變小車及車中砝碼的質量，測出相應的加速度，采用圖象法處理數據．為了比較容易地檢查出加速度a與質量M的關系，應該做a與         的圖象．
(3)如圖(a)，甲同學根據測量數據做出的a－F圖線，說明實驗存在的問題是                 ．

(4)乙、丙同學用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的a－F圖線，如圖(b)所示，兩個同學做實驗時的哪一個物理量取值不同？答：                              。
(5)已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，每相鄰兩個計數點間還有4個點未畫出，利用下圖給出的數據可求出小車下滑的加速度a=           。（結果保留三位有效數字）

Answer 1

（1）M?m；（2） ；（3）平衡摩擦力時木板傾角過大
（4）兩小車及車上砝碼的總質量不同       （5）a=1.58m/s²

試題分析：（1）若認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力，應不考慮盤及盤中砝碼受到的合力，即M與m的大小關系應滿足M?m。
（2）由知，保持盤及盤中砝碼的質量一定，即繩的拉力F一定，加速度與質量成反比，為了比較容易地檢查出加速度a與質量M的關系，應作兩者的正比例圖像，即做a與的圖像。
（3）由圖像知，沒有力時小車就有了加速度，說明該同學在平衡摩擦力時木板傾角過大。
（4）由圖像知，圖像的斜率為質量的倒數，兩圖線斜率不同，說明兩小車及車上砝碼的總質量不同。
（5）由打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，每相鄰兩個計數點間還有4個點未畫出，知相鄰兩計數點間的時間間隔為T=0.1s，由把數據統一成國際單位代入得到。
點評：學生要清楚“驗證牛頓第二定律”的實驗原理，實驗步驟，會分析a-F圖像，用紙帶求加速度時，要把所給的數據全用上以減小誤差。