Question

【題目】為了探究加速度與力的定量關系，某同學設計了如圖所示的實驗裝置。其中M為小車和固定在小車上的定滑輪的總質量，m為砂和砂桶的總質量，滑輪大小不計且光滑。力傳感器可測出輕繩的拉力大小F。

（1）該實驗_____（填“需要”或“不需要”下同）滿足m遠小于M，_____平衡摩擦力。

（2）實驗中，應保證_____的大小不變、改變_____的大�。ㄌ�“m”或“M“），此時采用的物理方法是_____。

（3）若當?shù)刂亓�加速度�?/span>g，則在小車向左加速運動過程中，繩拉力F_____mg（填“＞”、＜“”或“＝”）

（4）在實驗中得到一條紙帶，如圖所示，取A、B、C、D、E五個點為計數(shù)點，其中兩相鄰計數(shù)點間有四個點未畫出，已知BC＝9.00m，DE＝17.00m，打點計時器所用電源的頻率為f＝50Hz，則加速度大小a＝_____m/s2（保留兩位小數(shù)）

（5）以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標，小車運動的加速度a為縱坐標，畫出的a﹣F圖象是一條過原點的斜直線，如圖所示，則該圖線斜率的物理意義是_____。

Answer 1

【答案】不需要; 需要; M; m; 控制變量法; <; 4.00; ;

【解析】

解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項；

根據(jù)圖2判斷出a-F圖象不過原點的原因；

小車質量不變時，加速度與拉力成正比，對a-F圖來說，圖象的斜率表示小車質量與滑輪質量和的倒數(shù)的2倍。

(1) 由于拉力可測，不必用鉤碼的重力代替拉力，所以不需要滿足m＜＜M這一條件；由于將拉力當做合力，所以摩擦力是需要平衡的；

(2) 由于是探究加速與作用力的關系，所以要控制小車的質量M不變，而改變拉力（改變m）從而改變了拉力，此時應用的物理方法為控制變量法；

(3) 由于重物向下加速運動，屬失重，所以拉力小于重力；

(4) 由逐差相等求加速度為：a=；

(5) 小車在兩段繩子的拉力作用下加速運動，由牛頓第二定律有：2F=Ma，所以a=，則a-F圖象的斜率為。