Question

【题目】为了探究加速度与力的定量关系，某同学设计了如图所示的实验装置。其中M为小车和固定在小车上的定滑轮的总质量，m为砂和砂桶的总质量，滑轮大小不计且光滑。力传感器可测出轻绳的拉力大小F。

（1）该实验_____（填“需要”或“不需要”下同）满足m远小于M，_____平衡摩擦力。

（2）实验中，应保证_____的大小不变、改变_____的大小（填“m”或“M“），此时采用的物理方法是_____。

（3）若当地重力加速度为g，则在小车向左加速运动过程中，绳拉力F_____mg（填“＞”、＜“”或“＝”）

（4）在实验中得到一条纸带，如图所示，取A、B、C、D、E五个点为计数点，其中两相邻计数点间有四个点未画出，已知BC＝9.00m，DE＝17.00m，打点计时器所用电源的频率为f＝50Hz，则加速度大小a＝_____m/s2（保留两位小数）

（5）以力传感器的示数F为横坐标，小车运动的加速度a为纵坐标，画出的a﹣F图象是一条过原点的斜直线，如图所示，则该图线斜率的物理意义是_____。

Answer 1

【答案】不需要; 需要; M; m; 控制变量法; <; 4.00; ;

【解析】

解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项；

根据图2判断出a-F图象不过原点的原因；

小车质量不变时，加速度与拉力成正比，对a-F图来说，图象的斜率表示小车质量与滑轮质量和的倒数的2倍。

(1) 由于拉力可测，不必用钩码的重力代替拉力，所以不需要满足m＜＜M这一条件；由于将拉力当做合力，所以摩擦力是需要平衡的；

(2) 由于是探究加速与作用力的关系，所以要控制小车的质量M不变，而改变拉力（改变m）从而改变了拉力，此时应用的物理方法为控制变量法；

(3) 由于重物向下加速运动，属失重，所以拉力小于重力；

(4) 由逐差相等求加速度为：a=；

(5) 小车在两段绳子的拉力作用下加速运动，由牛顿第二定律有：2F=Ma，所以a=，则a-F图象的斜率为。