Question

12．如圖所示的裝置來(lái)探究物體的加速度a和力F、質(zhì)量m的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)時(shí)，小盤(pán)和砝碼牽引小車(chē)，使小車(chē)做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)．

（1）通過(guò)改變盤(pán)內(nèi)砝碼質(zhì)量，就可以改變小車(chē)所受的合力；
（2）探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系，應(yīng)以a為縱坐標(biāo)、$\frac{1}{m}$為橫坐標(biāo)畫(huà)出圖象，這樣就能直觀地看出a與m的關(guān)系．某同學(xué)做出的a-$\frac{1}{m}$的關(guān)系圖象，如下圖所示，從圖象中可以看出，作用在物體上的恒力F=5N；當(dāng)物體的質(zhì)量為2.5kg時(shí)，它的加速度為2m/s²．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)滿足砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，砝碼盤(pán)和砝碼的重力等于小車(chē)所受的合外力．
（2）物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系圖線是曲線，不能確定它們的關(guān)系，而加速度a與質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線是直線，根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合圖象斜率的含義求解恒力和加速度．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)滿足砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，砝碼盤(pán)和砝碼的重力等于小車(chē)所受的合外力．所以通過(guò)改變盤(pán)內(nèi)砝碼質(zhì)量，就可以改變小車(chē)所受到的合力．
（2）物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系圖線是曲線，不能確定它們的關(guān)系，而加速度a與質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線是直線，從而可知加速度a與質(zhì)量m成反比．所以在探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，分別以a為縱坐標(biāo)、$\frac{1}{m}$為橫坐標(biāo)作圖象，這樣就能直觀地看出其關(guān)系．
根據(jù)牛頓第二定律得：a=$\frac{F}{m}$，則a-$\frac{1}{m}$圖象的斜率表示恒力，即：F=$\frac{2}{0.4}=5N$，
當(dāng)物體的質(zhì)量為2.5kg時(shí)，它的加速度為：a=$\frac{F}{m}=\frac{5}{2.5}=2m/{s}^{2}$．
故答案為：（1）盤(pán)內(nèi)砝碼質(zhì)量；（2）$\frac{1}{m}$，5，2

點(diǎn)評(píng) 本實(shí)驗(yàn)在原來(lái)的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)和實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)明確實(shí)驗(yàn)原理是解答該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，難度適中．