圖1為驗*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50Hz的交流電源，打點的時間間隔用Δt表示。在...

問題詳情：

圖1為驗*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50Hz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研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質量間的關係”。

（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開啟打點計時器電源，釋放小車，獲得帶有點跡的紙帶，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，重複步驟③；

⑤在每條紙帶上清晰的部分，每5個間隔標註一個計數點，測量相鄰計數點的間距s1，s2，…，求出與不同m相對應的加速度a；

⑥以砝碼的質量m為橫座標，為縱座標，在座標紙上做出—m關係圖線，若加速度與小車和砝碼的總質量成反比，則與m處應成_________關係（填“線*”或“非線*”）。

（2）完成下列填空：

（ⅰ）本實驗中，為了保*在改變小車中砝碼的質量時，小車所受的拉力近似不變，小吊盤和盤中物塊的質量之和應滿足的條件是_________；

（ⅱ）設紙帶上三個相鄰計數點的間距為sss3，a可用ss3和Δt表示為a=_____；圖2為用米尺測量某一紙帶上的ss3的情況，由圖可讀出s1=_____mm，s3=____mm，由此求得加速度的大小a=_____m/s2。

（ⅲ）圖3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___________

【回答】

均勻    線*    遠小於小車和小車中砝碼的質量之和        24.1    47.3    1.16            

【詳解】

（1）①平衡摩擦力的標準為小車可以勻速運動，打點計時器打出的紙帶點跡間隔均勻；

⑥根據牛頓第二定律

解得

故與m成線*關係；

（2）（i）設小車的質量為M，小吊盤和盤中物塊的質量為m，設繩子上拉力為F，以整體為研究物件，根據牛頓第二定律有

解得

以M為研究物件，根據牛頓第二定律有

當時有，即只有時才可以認為繩對小車的拉力大小等於小吊盤和盤中物塊的重力，所以為了保*在改變小車中砝碼的質量時，小車所受的拉力近似不變，小吊盤和盤中物塊的質量之和應該遠小於小車和砝碼的總質量。

（ⅱ）設紙帶上三個相鄰計數點的間距為sss3，由勻變速直線運動的推論得

即

解得

圖2為用米尺測量某一紙帶上的ss3的情況，由圖可讀出s1=24.1mm，s3=47.3mm；

由此求得加速度的大小

（ⅲ）設小車質量為M，小車受到外力為F，由牛頓第二定律有

解得

所以圖象的斜率為

解得

縱軸截距為

解得

知識點：實驗：探究加速度與力、質量的關係

題型：實驗,探究題