Question

火车在平直的轨道上起动时的加速度约为0.2m/s²﹏0.5m/s²．几个同学在外出旅游的火车上想测量火车起动时的加速度，可以提供的器材有：
A．质量m=50g的钩码
B．质量M=500g的新玩具小车
C．长度约为10cm、劲度系数约为10N/m的轻弹簧，弹性限度为1.5N
D．长度为540cm刻度尺、最小刻度为1mm
E．秒表
此外还有一些短线和挂钩等，可以用来连接和固定所选用的器材，当地重力加速度为g．请设计一种简单可行的实验方案，测量在平直轨道上火车起动时的加速度．设火车开始停在车站，起动后做匀加速运动，匀加速运动持续的时间约为2min，就你设计的实验方案，回答下列问题：
（1）实验必须选用的器材是______．（填所用器材前的字母序号）
（2）说明测量方案和步骤，指明要测量的物理量：______．
（3）由所测量的物理量计算加速度的公式是______．

Answer

火车启动时光滑的水平桌面作为实验台，玩具小车放在水平桌面上，受重力、支持力、弹簧的拉力．
稳定时弹簧的拉力就是玩具车的合力，根据牛顿第二定律求出其加速度．
【解析】
火车启动时光滑的水平桌面作为实验台，玩具小车放在水平桌面上，弹簧的一端固定，另一端连接玩具车．
玩具车受重力、支持力、弹簧的拉力．
稳定时弹簧的拉力就是玩具车的合力，根据牛顿第二定律得
a=
①弹簧的原长L；
②火车静止时，竖直挂起钩码时，弹簧的长度L1；根据胡克定律得mg=k（L1-L）
③在火车车厢内，将弹簧的一端固定，另一端钩住玩具小车，放在水平桌面上，使弹簧处于水平，弹簧和小车的轴线与火车的轨道方向一致．
④火车启动时，水平拉着小车时，弹簧的长度L2．此时弹簧拉力F=k（L2-L）=
所以（1）实验必须选用的器材是ABCD
（2）实验步骤和要测量的物理量：
①弹簧的原长L；
②火车静止时，竖直挂起钩码时，弹簧的长度L1；
③在火车车厢内，将弹簧的一端固定，另一端钩住玩具小车，放在水平桌面上，使弹簧处于水平，弹簧和小车的轴线与火车的轨道方向一致．
④火车启动时，水平拉着小车时，弹簧的长度L2．
（3）由所测量的物理量计算加速度的公式是a=
故答案为：（1）ABCD  
（2）①用刻度尺测量弹簧的原长L，②火车静止时，将钩码挂在弹簧下，竖直吊起，测量弹簧的伸长L1．③在火车车厢内，将弹簧的一端固定，另一端钩住玩具小车，放在水平桌面上，使弹簧处于水平，弹簧和小车的轴线与火车的轨道方向一致．④当火车起动时，拉着小车的弹簧伸长，测量弹簧的长度L2．
（3）