Question

1．用如图甲所示实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律，小车的质量为M保持不变，改变悬挂重物的质量，重物下落过程中，每次电磁打点计时器打出一条纸带并读出弹簧测力计的示数F，实验中已平衡摩擦力，滑轮及细线的质量不计，以小车为研究对象：
（1）如图乙所示，为实验打出的一条纸带，每两点间还有四点没有画出，则小车的加速度a=0.16m/s²；
（2）若a、F、M三者之间满足关系式a=$\frac{2F}{M}$，则验证了上述规律；
（3）若悬挂重物的质量为m，本实验是否需要满足m＜＜M，否（填“是”或“否”）．

Answer 1

分析 （1）根据△x=aT²求解加速度，根据匀变速直线运动的推论求出瞬时速度．
（2）根据牛顿第二定律求小车的加速度；
（3）只有用重物的重力代替绳子的拉力，才需要满足M＞＞m；

解答 解：（1）由匀变速直线运动的推论：△x=at²可知，加速度为：
a=$\frac{{x}_{3}^{\;}-{x}_{1}^{\;}}{2{t}_{\;}^{2}}$=$\frac{（3.84-3.52）×1{0}_{\;}^{-2}m}{2×（0.1s）_{\;}^{2}}$=0.16m/s²；
（2）对小车，根据牛顿第二定律，${F}_{合}^{\;}=2F=Ma$，得：$a=\frac{2F}{M}$
（3）绳子的拉力可以由弹簧测力计直接得到，不需要用重物的重力代替，所以不需要满足m＜＜M．
每5个点取一个计数点，计数点间的时间间隔：t=0.02×5=0.1s，
故答案为：（1）0.16；（2）$\frac{2F}{M}$；（3）否

点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题．探究加速度与力、质量关系实验要采用控制变量法，当钩码的质量远小于小车的总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于钩码的重力，若用力传感器或弹簧测力计，则不需要满足此条件．