某实验小组的同学在用打点计时器探究小车的加速度a与小车的质量M之间的关系实验中,不改变拉力T(即小车悬挂线所吊砂桶与砂的重力mg一定),只改变物体的质量M,得到了如下表所示的几组实验数据.其中第3组数据还未算出加速度,但对应该组已经打出了纸带,如图所示.打点计时器接的是50Hz的低压交流电源,图中各点为每打5个点标出的计数点,测量长度的单位为cm,两个计数点间还有4个点未标出.
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
小车质量(g) | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 1000 |
小车加速度(m/s2) | 2.00 | 1.33 | ______ | 0.79 | 0.67 | 0.40 |
小车质量倒数(kg-1) | 5.00 | 3.33 | 2.50 | 2.00 | 1.67 | 1.00 |
(2)该实验开始进行时,要先______,具体操作方法是______;只有当小车质量M与小车悬挂线通过定滑轮所吊砂桶及砂的总质量m大小满足______时,方可认为细线对小车的拉力T的大小等于悬挂线所吊砂桶与砂的重力mg.
(1)(1)根据匀变速直线运动的推论△x=aT2,有:
x6-x3=3a1T2 ①
x5-x2=3a2T2 ②
x4-x1=3a3T2 ③
a=
④a1+a2+a3 3
联立①②③④解得:a=
.(x4+x5+x6)-(x3+x2+x1) 9T2
根据在匀变速直线运动中,某点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小,因此有:
vC=
=xBD 2T
=0.35m/s(10.02-3.01)cm 2×0.1s
根据运动学公式有:
vC=vo+a×3T
因此v0=vC-a×3T=0.056m/s
故答案为:0.35m/s; 0.056m/s; 0.98m/s2.
(2)为了使绳子的拉力等于小车的合外力,在进行实验之前要进行平衡摩擦力,具体做法是:适当垫高长木板不带定滑轮的一端,轻推未挂沙桶的小车,恰使拖有纸带的小车匀速下滑.
设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:
F=Ma ①
对砂桶和砂有:mg-F=ma ②
F=
=mgM M+m
,由此可知当M>>m时,砂和砂桶的重力等于绳子的拉力.mg 1+ m M
故答案为:要平衡摩擦阻力f;适当垫高长木板不带定滑轮的一端,轻推未挂沙桶的小车,恰使拖有纸带的小车匀速下滑;M>>m.