Question

13．為驗證物體所受合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比，同學(xué)們設(shè)計了如圖a所示的裝置來進行實驗．在自制的雙層架子上固定帶有刻度標(biāo)記的水平木板，架子放在水平桌面上．實驗操作步驟如下：
①適當(dāng)調(diào)整裝置，使裝置不帶滑輪的一端稍稍墊高一些．
②在兩個托盤中放入砝碼，并使兩托盤質(zhì)量（含砝碼）相同，且遠小于小車的質(zhì)量．連接小車的細線跨過定滑輪與托盤相連．
③讓兩小車緊靠右邊的擋板，小車前端在刻度尺上的讀數(shù)如圖a所示，在甲車上放上砝碼，同時釋放兩小車，當(dāng)小車運動一段時間后，用手機對整個裝置進行拍照．結(jié)合照片和小車的初始刻度標(biāo)記，得到甲、乙兩車運動的距離分別為s₁、s₂．
④在甲小車上逐漸增加砝碼個數(shù)，重復(fù)步驟③

（1）本實驗的原理是通過驗證小車發(fā)生的位移與小車（含砝碼）的質(zhì)量成關(guān)系，來驗證合外力一定時加速度與質(zhì)量成反比．
（2）實驗前將裝置右端稍稍墊高一些的目的是消除小車與木板之間摩擦力造成的影響．
（3）某次拍到的照片如圖b所示，則小車通過的位移是42.0cm
（4）如果以$\frac{s_2}{s_1}$為橫坐標(biāo)，以甲車（含砝碼）的質(zhì)量為縱坐標(biāo)，作出的圖線如圖c所示，則該直線斜率代表的物理量是小車乙的質(zhì)量m_乙，其大小為0.2kg．

Answer 1

分析 將裝置的右端適當(dāng)墊高了一些，目的是平衡摩擦力．
根據(jù)小車的初末位置得出小車通過的位移大�。�
抓住合力一定時，加速度與質(zhì)量成反比，得出位移與質(zhì)量的關(guān)系，從而得出m_甲與$\frac{{s}_{2}}{{s}_{1}}$的關(guān)系式，結(jié)合圖線的斜率進行求解．

解答 解：（2）將裝置的右端適當(dāng)墊高了一些，目的是平衡摩擦力，消除小車與木板之間摩擦力造成的影響．
（3）小車通過的位移為：x=53.0-11.0cm=42.0cm．
（4）小車受到拉力相同時，加速度與質(zhì)量成反比，而位移與加速度成正比，小車發(fā)生的位移與小車的質(zhì)量成反比，即$\frac{{m}_{乙}}{{m}_{甲}}=\frac{{s}_{1}}{{s}_{2}}$，可知${m}_{甲}={m}_{乙}\frac{{s}_{2}}{{s}_{1}}$，則圖線的斜率表示小車乙的質(zhì)量m_乙，解得：${m}_{乙}=\frac{0.2}{1}kg=0.2kg$．
故答案為：（2）消除小車與木板之間摩擦力造成的影響；（3）42.0；（4）小車乙的質(zhì)量m_乙，0.2kg．

點評 該實驗難度不大，但是題目比較新穎，注意利用題目給定的情形，結(jié)合課本此實驗的注意事項可以解答，對于圖線問題，一般都是得出物理量間的關(guān)系式，結(jié)合圖線斜率或截距進行求解．