Question

在探究加速度与力、质量的关系时，小王同学采用如图装置，如图1中小车及砝码的质量用M表示，沙桶及沙的质

在探究加速度与力、质量的关系时，小王同学采用如图装置，如图1中小车及砝码的质量用M表示，沙桶及沙的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出．（1）往沙桶中加入-定量的沙子，当M与m的大小关系满足______时，可近似认为绳对小车的拉力大小等于沙桶和沙的重力；在释放小车______（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出-系列的点．（2）在平衡摩擦力后，他用打点计时器打出的纸带的一段如图2，该纸带上相邻两个计数点间还有4个点未标出，打点计时器使用交流电的频率是50Hz，则小车的加速度大小是______m/s2，当打点计时器打B点时小车的速度是______m/s；（结果保留三位有效数字）（3）小张同学用同-装置做实验，他们俩在同-坐标系中画出了a-F关系图，如图3，小张和小王同学做实验，哪-个物理量是不同的______．

Answer 1

（1）假设小车的加速度为a，拉力为F
对沙桶及沙：mg-F=ma；对小车：F=Ma；
联立得：F=

Mmg

M+m

，故只有在M＞＞m的情况下近似认为拉力等于mg．
由于人的反应时间有0.1s左右，故为提高打出的有效点的个数，应该先接通电源，待打点稳定后再接通电源．
（2）纸带上每相邻两个计数点间还有4个点，所以相邻的计数点之间的时间间隔是T=0.1s．
根据逐差法求解加速度：
a=

△x

T2

=

xBE?xAB

4T2

=

15.06?6.75?6.75

4×0.01

×0.01m/s2=0.390m/s²，
根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度得：
B点的速度v_B=

xAC

2T

=

10.71?3.18

2×0.1

×0.01m/s=0.377m/s
（3）根据F=ma可得a=

F

M

，即a-F图象的斜率等于小车的质量，故两人的实验中小车质量M不同．
故答案为：（1）M＞＞m；之前；（2）0.390；0.377；（3）小车质量M．