Question

【題目】圖1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50Hz的交流電源，打點的時間間隔用△t表示．在小車質(zhì)量未知的情況下，某同學(xué)設(shè)計了一種方法用來研究“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，獲得帶有點列的紙袋，在紙袋上標(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，沒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)1/a為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上做出1/a﹣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1/a與m處應(yīng)成關(guān)系（填“線性”或“非線性”）．

（2）完成下列填空：
（Ⅰ）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 ．
（Ⅱ）圖2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】
（1）間隔均勻,線性
（2）遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量,,
【解析】解：（1）①平衡摩擦力的標(biāo)準(zhǔn)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，所以答案是：間隔均勻⑥由a= ，故 = a，故成線性關(guān)系，所以答案是：線性（2）
（Ⅰ）設(shè)小車的質(zhì)量為M，小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量為m，設(shè)繩子上拉力為F，

以整體為研究對象有mg=（m+M）a

解得a= 以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma= mg

顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于小吊盤和盤中物塊的重力．所以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)該遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，所以答案是：遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量（Ⅱ）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F=（m+M）a；

所以， = +

所以， ﹣m圖象的斜率為 ，故F= ，縱軸截距為b= =kM，

所以，M=

所以答案是：（1）①間隔均勻⑥線性（2）（Ⅰ）．遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量（Ⅱ） ，