Question

火車在平直的軌道上啟動(dòng)時(shí)的加速度約0.2-0.5m/s2，幾個(gè)同學(xué)在火車上，想利用火車上光滑的水平桌面作為實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量火車啟動(dòng)時(shí)的加速度，可以提供的器材有：
A．質(zhì)量m=50g的鉤碼
B．質(zhì)量M=500g的玩具小車
C．長度約為10cm，勁度系數(shù)約為10N/m的輕彈簧（彈性限度為1.5N）
D．長為50cm的刻度尺，最小刻度為1mm
E．秒表
此外還有一些短線和掛鉤等，可以用來連接和固定所選用的器材．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單可行的實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)量在平直軌道上火車啟動(dòng)時(shí)的加速度．設(shè)火車開始停在車站，啟動(dòng)后，做勻加速運(yùn)動(dòng)，勻加速運(yùn)動(dòng)持續(xù)的時(shí)間約2分鐘，根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)必須選用的器材是______．（填所用器材前的字母序號(hào)）
（2）要測(cè)量的物理量 （寫出物理量及其物理意義）：______
（3）由所測(cè)量的物理量計(jì)算加速度的公式是______．

Answer 1

火車啟動(dòng)時(shí)光滑的水平桌面作為實(shí)驗(yàn)臺(tái)，玩具小車放在水平桌面上，彈簧的一端固定，另一端連接玩具車．
玩具車受重力、支持力、彈簧的拉力．
穩(wěn)定時(shí)彈簧的拉力就是玩具車的合力，根據(jù)牛頓第二定律得
a=

F

M

①彈簧的原長L₀；
②火車靜止時(shí)，豎直掛起鉤碼時(shí)，彈簧的長度L₁；根據(jù)胡克定律得mg=k（L₁-L₀）
③火車啟動(dòng)時(shí)，水平拉著小車時(shí)，彈簧的長度L₂．此時(shí)彈簧拉力F=k（L₂-L₀）=

mg(L2-L0)

(L1-L0)

（1）實(shí)驗(yàn)必須選用的器材是ABCD
（2）要測(cè)量的物理量①彈簧的原長L₀；
②火車靜止時(shí)，豎直掛起鉤碼時(shí)，彈簧的長度L₁；
③火車啟動(dòng)時(shí)，水平拉著小車時(shí)，彈簧的長度L₂．
（3）由所測(cè)量的物理量計(jì)算加速度的公式是

mg(L2-L0)

M(L1-L0)

故答案為：（1）ABCD
（2）①彈簧的原長L₀；
②火車靜止時(shí)，豎直掛起鉤碼時(shí)，彈簧的長度L₁；
③火車啟動(dòng)時(shí)，水平拉著小車時(shí)，彈簧的長度L₂．
（3）

mg(L2-L0)

M(L1-L0)