Question

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.在小車質量未知的情況下,某同學設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量間的關系”.

(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質量的物塊,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,在紙帶上標出小車中砝碼的質量m.

④按住小車,改變小車中砝碼的質量,重復步驟③.

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

⑥以砝碼的質量m為橫坐標,為縱坐標,在坐標紙上作出m關系圖線.若加速度與小車和砝碼的總質量成反比,則與m應成　　　　關系(填“線性”或“非線性”). 

(2)圖(乙)為所得實驗圖線的示意圖.設圖中直線的斜率為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　　　　,小車的質量為　　　　. 

Answer 1

解析:(1)平衡阻力的過程要求給定小車一個速度后,小車做勻速直線運動,所以直到打點計時器打出一系列間距相等的點,則表明小車做勻速直線運動.若加速度與小車和砝碼的總質量成反比,則與m應成線性關系.

(2)設小車質量為M,拉力為F,若牛頓定律成立則應滿足F=(M+m)a,

可知=m+M,由題可知:k=,b=M,

則F=,M=.

答案:(1)①間距相等　⑥線性　(2)