Question

【題目】圖甲為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖。圖中打點計時器的電源為50 Hz的交流電源，打點的時間間隔用Δt表示。在小車質(zhì)量未知的情況下，某同學(xué)設(shè)計了一種方法用來探究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”。

(1)完成下列實驗步驟中的填空：

①平衡小車所受的阻力：小吊盤中不放物塊，調(diào)整木板右端的高度，用手輕撥小車，直到打點計時器打出一系列________________的點。

②按住小車，在小吊盤中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊，在小車中放入砝碼。

③打開打點計時器電源，釋放小車，獲得帶有點列的紙帶，在紙帶上標(biāo)出小車中砝碼的質(zhì)量m。

④按住小車，改變小車中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③。

⑤在每條紙帶上清晰的部分，每5個間隔標(biāo)注一個計數(shù)點。測量相鄰計數(shù)點的間距s1、s2、…。求出與不同m相對應(yīng)的加速度a。

⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出－m關(guān)系圖線。若加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比，則與m應(yīng)成________關(guān)系(填“線性”或“非線性”)。

(2)完成下列填空：①本實驗中，為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時，小車所受的拉力近似不變，小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是_______________________。

②圖乙為用米尺測量某一紙帶上的s1、s3的情況由此求得加速度的大小a＝_______ m/s2 (保留三位有效數(shù)字)。

③圖丙為所得實驗圖線的示意圖。設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓定律成立，則小車受到的拉力為____________，小車的質(zhì)量為________。

Answer 1

【答案】等間距 線性 遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量 1.16(1.13～1.19之間均正確)

【解析】

(1)[1]在平衡摩擦力時，應(yīng)小吊盤中不放物塊，調(diào)整木板右端的高度，用手輕撥小車，直到打點計時器打出一系列等間距的點，則此時說明小車做勻速運動；

[2]由牛頓第二定律：F=ma可知：

在F一定時，與m成正比，與m成線性關(guān)系.

(2)[3]探究牛頓第二定律實驗時，當(dāng)小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和遠(yuǎn)小于小車和車中砝碼的總質(zhì)量時，可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于小吊盤和盤中物塊受到的重力，認(rèn)為小車受到的拉力不變．

[4]兩個相鄰計數(shù)點之間還有4個點，打點計時器的打點時間間隔為0.02s，計數(shù)點間的時間間隔：t=0.1s,由勻變速直線運動的推論：

△x=at2

可知加速度：

[5][6]設(shè)小車質(zhì)量為M，小車受到外力為F，由牛頓第二定律有：

所以

則圖象的斜率為，故

縱截距為

則