Question

12．“探究加速度與力的關系”實驗裝置如圖1所示．
（1）為減小實驗誤差，砂桶總質量應遠小于小車總質量．
（2）在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，實驗裝置如圖1所示，計時器打點頻率為50Hz．一次操作中得到一條紙帶，在紙帶上取連續(xù)的六個點，如圖2所示，自A點起，相鄰兩點間的距離分別為10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，則打E點時小車的速度為0.85m/s，小車的加速度大小為5m/s²．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，知道實驗中將砂桶的重力視為小車的拉；
（2）紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度

解答 解：（1）對整體分析，根據牛頓第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，則繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{m+M}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，故當M＞＞m時，F=mg，所以應砂桶質量遠小于小車的總質量；
（2）由題意可知，AB=10.0mm=0.010m；BC=12.0mm=0.0120m、CD=14.0mm=0.0140m、DE=16.0mm=0.0160m、EF=18.0mm=0.0180m；
利用勻變速直線運動的推論得出：
v_E=$\frac{{x}_{DF}}{2T}$=$\frac{0.016+0.018}{2×0.02}$=0.85m/s．
由給出的數據可知△x=2mm=0.002m，
位移之差為根據a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$可得：
a=$\frac{0.002}{0.0{2}^{2}}$=5m/s²；
故答案為：（1）遠小于；（2）0.85，5．

點評 本題考查“探究加速度與力的關系”的實驗，要注意明確實驗原理，知道實驗中數據處理的基本方法，注意在計算中要進行單位的換算