Question

【题目】在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图1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？ ．
（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，利用图2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）

Answer 1

【答案】
（1）M?m
（2）
（3）平衡摩擦力时木板倾角过大
（4）两小车及车上砝码的总质量不同或M
（5）a=1.58m/s2
【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F=Ma=

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）图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大．（4）由图可知在拉力相同的情况下a乙＞a丙，

根据F=ma可得m= ，即a﹣F图象的斜率等于物体的质量，且m乙＜m丙．故两人的实验中小车及车中砝码的总质量不同．（5）每两点之间还有4个点没有标出，所以相邻计数点间的时间间隔T=0.1s

根据作差法得：a= = =1.58m/s2

答案为：（1）Mm；（2） ；（3）平衡摩擦力时木板倾角过大； （4）两小车及车上砝码的总质量不同或M；（5）a=1.58m/s2