在探究“物體質量一定時加速度與力的關係”的實驗中，某興趣小組對教材介紹的實驗方案進行了優化，設計瞭如圖所示的實...

問題詳情：

在探究“ 物體質量一定時加速度與力的關係” 的實驗中， 某興趣小組對教材介紹的實驗方案進行了優化， 設計瞭如圖所示的實驗裝置． 其中 M 為帶滑輪的小車的質量， m為砂和砂桶的質量（ 滑輪質量不計）．

(1).依據優化後實驗原理圖， 該實驗______（ 填“需要” 或“ 不需要”） 將帶滑輪的長木板右端墊高， 以平衡摩擦力； 實驗中______（ 填“ 一定要” 或“ 不必要”） 保*砂和砂桶的質量 m 遠小於小車的質量 M；

(2).該同學在實驗中得到如圖(a)所示的一條紙帶（ 兩計數點間還有四個點沒有畫出）， 已知打點計時器採用的是頻率為 50Hz 的交流電， 根據紙帶可求出小車的加速度為____ m/s2（ 結果保留兩位有效數字）．

(3).如圖(b)所示， 以*簧測力計的示數 F 為橫座標， 加速度為縱座標， 畫出的 a－F 圖象是一條直線， 求得直線的斜率為 k， 則小車的質量為______．

【回答】

需要    不必要    0.50        

【分析】

（1）只有平衡摩擦力，*簧秤的拉力的2倍才等於小車的合外力；小車所受拉力可由*簧測力計測出，實驗不需要控制砂和砂桶質量遠小於小車質量．

（2）根據勻變速直線運動的推論：△x=at2求出加速度大小．

（3）根據題意，應用牛頓第二定律求出圖象的函數表達式，然後分析答題．

【詳解】

(1)依據優化後實驗原理圖，該實驗需要將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力，這樣才能使得*簧秤的拉力的2倍等於小車的合外力；由於有*簧測力計測量拉力的大小，則實驗中不必要保*砂和砂桶的質量m遠小於小車的質量M；

(2) 頻率為50Hz，則週期為0.02s，由於兩計數點間還有四個點沒有畫出，相鄰計數點的時間間隔為0.1s，由△x=aT2可得：a=m/s2=0.478m/s2．

(3)根據牛頓第二定律：2F=Ma，則a=F，則=k,解得M=．

知識點：牛頓第二定律

題型：實驗,探究題