Question

【题目】在探究物体的加速度与力、质量的关系时，小王同学采用如图装置，如图1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）往沙桶中加入一定量的沙子，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________（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。

（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___m／s2，当打点计时器打计数点3时小车的速度是_______m／s；（结果保留两位有效数字）

（3）小明同学用同一装置做验证动能定理实验，把沙桶改用钩码，若小车质量M＝200g，钩码4只，每只质量m＝50g．平衡摩擦力后，小车上有两只钩码，用两只钩码牵引小车打印出一条纸带，如图3所示，纸带上相邻两个计数点间还有4个点未标出，计时器的打点周期为T．用计数点2到计数点6这一段验证，若关系式__________________________成立（用M、m、g、T和纸带上的信息表示），则动能定理得以验证。

Answer 1

【答案】（1）Mm， 之前；（2）0.34，0.47；（3）

【解析】

（1）将砂、砂桶和小车看作一个整体，根据牛顿第二定律，mg=（m+M）a，a=，当M与m的大小关系满足M>>m时，可近似认为绳对小车的拉力大小等于沙桶和沙的重力；

为充分利用纸带，在释放小车之前接通打点计时器的电源。

(2)相邻两个计数点间还有4个点未标出，计数点间的时间间隔为：t=0.02×5=0.1s，

由匀变速直线运动的推论：△x=at2可知,加速度为：a==0.34m/s2；根据某段时间中点的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，m/s=0.47m/s；

(3) ，

根据动能定理，两只砝码重力所做的功等于砝码和小车动能的增量，即：。