Question

某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（交流电的频率为50Hz）

（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为

 

m/s²．（保留两位有效数字）
（2）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，砂桶和砂的质量之和应满足的条件是

 

．
（3）为了用细线的拉力表示小车受到的合外力，实验操作中要平衡小车所受的阻力：小车不连细线时，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列

 

的点．

Answer 1

分析：运用匀变速直线运动的公式△x=at²去求解加速度；为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应该远小于小车和砝码的总质量；因打点时间相同，则可根据打点间隔是否相等，来确定是否平衡，从而求解．

解答：解：（1）从纸带上的数据可以得出相邻的相等时间间隔内位移之差相等，
相邻计数点之间还有1个点，说明相邻的两个计数点时间间隔为0.04s
运用匀变速直线运动的公式△x=at²
a=

0.0670-0.0619

0.042

=3.2m/s²；
（2）设小车的质量为M，小吊盘和盘中物块的质量为m，设绳子上拉力为F，
以整体为研究对象有mg=（m+M）a
解得a=

mg

m+M

以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=

M

m+M

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小吊盘和盘中物块的重力．所以为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应该远小于小车和砝码的总质量，
（3）平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀．
故答案为：（1）3.2；（2）砂桶和砂的质量之和远小于小车的质量；（3）间隔相等．

点评：实验问题要掌握实验原理、注意事项和误差来源，及加速度的求法；注意拉力接近小车的合外力的条件：砂桶和砂的质量之和远小于小车的质量．