Question

【題目】某同學利用圖甲所示的實驗裝置，探究小車在均勻長木板上的運動規律。

(1)在小車做勻加速直線運動時打出一條紙帶，已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，圖乙中所示的是每打5個點所取的計數點，由圖中數據可求得：小車的加速度為________m/s2（結果保留2位有效數字）

(2)若用該實驗裝置“探究a與F、M之間的關系”，小車質量為M，要用鉤碼(質量用m表示)的重力表示小車所受的細線拉力，需滿足_______________________________________。

（3）滿足此條件做實驗時，得到一系列加速度a與合外力F的對應數據，畫出a-F關系圖象，如圖丙所示，若不計滑輪摩擦及紙帶阻力的影響，由圖象可知，實驗操作中不當之處為______________。

（4）如果實驗時，在小車和鉤碼之間接一個不計質量的微型力傳感器用來測量拉力F，如圖丁所示，從理論上分析，是否還需要滿足（2）問中的條件___________（填“是”或者“否”）。與（3）問中所做的圖像對比，該實驗圖線的斜率將_________(填“變大”“變小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】0.48m/s Mm 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 否 變大

【解析】

(1)[1]由于每5個計時點取一個計數點，所以相鄰的計數點間的時間間隔

t=0.02×5=0.1s

由逐差法得

(2)[2]根據牛頓第二定律得：對m：

對M：

解得

由此可知當時，即當鉤碼的總質量要遠小于小車的質量，繩子的拉力近似等于鉤碼的總重力；

(3)[3]當有拉力時，物體加速度仍為零，可知：沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；

(4)[4]由于有拉力傳感器，所以不需要滿足鉤碼的總質量要遠小于小車的質量；

[5]根據牛頓第二定律得，知圖線的斜率表示質量的倒數．掛重物時，

圖線的斜率表示系統質量的倒數，用力傳感器時，加速度，圖線的斜率表示小車質量M的倒數，可知圖線的斜率變大