Question

【題目】在探究加速度與力、質量的關系時，小王同學采用如圖裝置，如圖1中小車及砝碼的質量用M表示，沙桶及沙的質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶計算出．

（1）往沙桶中加入定量的沙子，當M與m的大小關系滿足_________時，可近似認為繩對小車的拉力大小等于沙桶和沙的重力；在釋放小車__________選填“之前”或“之后”接通打點計時器的電源，在紙帶上打出系列的點．

（2）在平衡摩擦力后，他用打點計時器打出的紙帶的一段如圖2，該紙帶上相鄰兩個計數點間還有4個點未標出，打點計時器使用交流電的頻率是50Hz，則小車的加速度大小是____________ m/s2，當打點計時器打B點時小車的速度是______________m/s；結果均保留三位有效數字

（3）小張同學用同一裝置做實驗，他們倆在同一坐標系中畫出了a-F關系圖，如圖3，兩位同學的實驗中，______________選填“小張”或“小王”同學的小車及砝碼的質量大。

Answer 1

【答案】 之前 0.390 0.377 小王

【解析】

（1）[1][2]．假設小車的加速度為a，拉力為F
對沙桶及沙：

mg-F=ma

對小車：

F=Ma；

聯立得：

故只有在M＞＞m的情況下近似認為拉力等于mg。
由于人的反應時間有0.1s左右，故為提高打出的有效點的個數，應該先接通電源，待打點穩定后再接通電源。

（2）[3][4]．紙帶上每相鄰兩個計數點間還有4個點，所以相鄰的計數點之間的時間間隔是T=0.1s。根據逐差法求解加速度：

根據勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度得：

B點的速度

（3）[5]．根據F=ma可得，即a-F圖象的斜率倒數等于小車的質量，故兩人的實驗中小王的小車質量較大。