Question

甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、乙、丙所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为M，重物的质量为m,试回答下列问题：

(1)甲、乙、丙实验中，必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是_______；

(2)实验时，必须满足“M远大于m”的实验小组是 __________；

(3)实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的a-F图线如图丁中A、B、C所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是________ 。

(4)实验时，乙组同学得到的一条纸带如图戊所示，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，打点计时器所用电源的频率为50Hz，根据所标的测量数据可算得：小车的加速度为m/s²，打下2点时小车的速度为 _______m/s。

Answer

甲、乙、丙 甲 CAB 0.16 0.36

【解析】(1)本实验探究当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力的关系，所以三个实验小组都需要平衡摩擦力，即甲、乙、丙都需要平衡摩擦力。

(2)乙和丙绳子的拉力可以由弹簧测力计和力传感器直接得到，不需要用重物的重力代替，所以乙、丙两组不需要满足M>>m，而甲组用重物的重力代替绳子的拉力，要满足M>>m。

(3)甲组用重物的重力代替绳子的拉力，要满足M⩾m，随着m的增大，不满足M>>m时，图象出现弯曲，所以甲组对应的是C，

根据装置可知，乙图中小车受到的拉力大于弹簧测力计的示数，丙图中受到的拉力等于力传感器的示数，当F相等时，乙组的加速度大，所以乙组对应A，丙组对应B。

(4)每5个点取一个计数点，计数点间的时间间隔：t=0.02×5=0.1s，

由匀变速直线运动的推论：△x=at2可知，加速度：

a=（x3−x1）/2t2=(3.84−3.52)×10−3m/2×(0.1s)2=0.16m/s2

打点2时小车的速度：v=（x1+x2）/2t=(3.52+3.68)×10−2m/2×0.1s=0.36m/s，