Question

6．在研究“加速度與力的關系”實驗中，某同學根據(jù)學過的理論設計了如下裝置（如圖甲）：水平桌面上放置了氣墊導軌，裝有擋光片的滑塊放在氣墊導軌的某處（檔光片左端與滑塊左端齊平）．實驗中測出了滑塊釋放點到光電門（固定）的距離為s，擋光片經(jīng)過光電門的速度為v，鉤碼的質量為m．（重力加速度為g，摩擦可忽略）

（1）本實驗中鉤碼的質量要滿足的條件是鉤碼質量遠小于滑塊質量．
（2）該同學作出了v²-m的關系圖象（如圖乙），發(fā)現(xiàn)是一條過原點的直線，間接驗證了“加速度與力的關系”．依據(jù)圖象，每次小車的釋放點有無改變？無 （選填“有”或“無”），從該圖象還可以求得的物理量是滑塊質量．

Answer 1

分析 （1）通過整體法和隔離法，結合牛頓第二定律求出拉力和重物重力的關系，判斷重力表示拉力的條件．
（2）根據(jù)速度位移公式得出v²與a的關系，抓住鉤碼重力表示小車的合力分析判斷．

解答 解：（1）對整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對滑塊分析，可知T=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，要保證重物的重力等于繩子的拉力，則鉤碼的質量遠小于滑塊的質量．
（2）滑塊的加速度a=$\frac{{v}^{2}}{2s}$，當s不變時，可知加速度與v²成正比，滑塊的合力可以認為等于鉤碼的重力，所以滑塊的合力正比于鉤碼的質量，可知通過v²-m的關系可以間接驗證加速度與力的關系，在該實驗中，s不變，即每次小車的釋放點無改變．
因為a與F成正比，則有：$\frac{{v}^{2}}{2s}=\frac{mg}{M}$，結合圖線的斜率可以求出滑塊的質量．
故答案為：（1）鉤碼質量遠小于滑塊質量；（2）無，滑塊質量．

點評 解決本題的關鍵知道間接測量的原理，關鍵推導出表達式，從而分析判斷，知道鉤碼重力表示拉力的條件，難度中等．