Question

【题目】在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图甲所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及重物的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．

（1）当M与m的大小关系满足时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及砝码的重力．
（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及重物的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据，为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该作a与的图象．
（3）如图乙所示为某同学根据测量数据作出的a﹣F图线，此图线说明实验存在的问题是 ．

（4）图丙为某次实验得到的纸带，已知使用电源频率为50HZ．根据纸带可求出小车在C点的速度大小为m/s，加速度大小为m/s2（结果保留两位有效数字）

Answer 1

【答案】
（1）M＞＞m
（2）
（3）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
（4）1.7,3.2
【解析】解：（1）以整体为研究对象有：mg=（m+M）a

解得：a= ，

以M为研究对象有绳子的拉力为：F=Ma= mg

显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．（2）根据牛顿第二定律F=Ma，a与M成反比，而反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系，故不能作a﹣M图象；但存在关系：a= ，

故a与 成正比，而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系，故应作a﹣ 图象；（3）图乙中图象与横轴的截距大于0，说明在拉力大于0时，加速度等于0，说明物体所受拉力之外的其他力的合力大于0，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．（4）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．

vC= =1.7m/s

设A到B之间的距离为x1，以后各段分别为x2、x3、x4，根据纸带上的数据可知：

△x=x2﹣x1=x3﹣x2=x4﹣x3=0.51cm＞

根据△x=aT2得：a=

所以答案是：（1）M＞＞m （2） （3）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 （4）1.7 （5）3.2