题目内容
【题目】“验证牛顿第二定律”的实验中,采用如图所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用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盘中砝码的重力.
(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量一定,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,应该做a与 _______ 的图象.
(3)如图(a),甲同学根据测量数据做出的a-F图线,说明实验存在的问题是_______________ .
(4)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图线,如图(b)所示,两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同?答: ________________________ 。
(5)已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,每相邻两个计数点间还有4个点未画出,利用下图给出的数据可求出小车下滑的加速度a= _________ 。(结果保留三位有效数字)
【答案】 m远小于M时 平衡摩擦力过大 小车及小车中钩码的质量M
【解析】(1)以整体为研究对象有:mg=(M+m)a,解得,以M为研究对象有:绳子的拉力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,而反比例函数图象为曲线,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,应作a-图象.
(3)图象中在外力为零的情况下,小车的加速度不为零,说明平衡摩擦力过度.
(4)图象的斜率,所以两个同学的所用的小车及小车中钩码的质量M不同.
(5)根据△x=aT2,运用逐差法得: .