◎ 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）

◎ 答案

（1）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= F M ， 故a与 1 M 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- 1 M 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= F a ，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= s6+s5+s4-s3-s2-s1 9T2 = 0.1071+0.0910+0.0757-0.0595-0.0440-0.0280 9×0.01 =1.58m/s2 故答案为：（1）M?m；（2） 1 M ；（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

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“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）…”主要考查了你对  【实验：研究平抛运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。