Question

【題目】圖甲為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.圖中打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的時間間隔用Δt表示.在小車質(zhì)量未知的情況下,某同學(xué)設(shè)計了一種方法用來探究“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)實(shí)驗(yàn)步驟：

①平衡小車所受的阻力:先拿下小吊盤,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點(diǎn)計時器打出一系列均勻的點(diǎn).

②按住小車,掛上帶有適當(dāng)重物的小吊盤,在小車中放入砝碼.

③接通打點(diǎn)計時器電源,釋放小車,獲得帶有點(diǎn)列的紙帶,在紙帶上標(biāo)出小車中砝碼質(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,每5個間隔標(biāo)注一個計數(shù)點(diǎn).測量相鄰計數(shù)點(diǎn)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),為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上作出關(guān)系圖線.

(2)完成下列填空：

①本實(shí)驗(yàn)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______________________________.

②某紙帶上三個相鄰計數(shù)點(diǎn)的間距為s1、s2和s3．則小車加速度a=__________________（用字母s1、s3和Δt表示）

③圖丙為所得實(shí)驗(yàn)圖線的示意圖.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上截距為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】小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量

【解析】

①[1]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：

解得

以小車為研究對象，則有：

當(dāng)時有，即只有時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于小吊盤和盤中物塊的重力；

②[2]根據(jù)

可得：

又T=5△t，解得：

③[3][4]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：

變形得：

則圖象的斜率為

則有：

縱軸截距為

解得：