Question

如圖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50 Hz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探究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質量間的關系”．

(1)(3分)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打開打點計時器電源，釋放小車，獲得帶有點列的紙帶，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，重復步驟③.

⑤在每條紙帶上清晰的部分，每5個間隔標注一個計數點．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為橫坐標，為縱坐標，在坐標紙上作出-m關系圖線．若加速度與小車和砝碼的總質量成反比，則與m應成________關系(填“線性”或“非線性”)．

(2)完成下列填空：

①(1分)本實驗中，為了保證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__________________________________．

②(4分)圖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，若牛頓第二定律成立，則小車受到的拉力為________，小車的質量為________．

Answer 1

(1)①等間距；⑥線性；(2)①遠小于小車和砝碼的總質量；②；；

【解析】

試題分析：（1）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，直到小車勻速運動，打點計時器打出一系列等距離的點．⑥由牛頓第二定律：F=（M+m）a，即：，故是一次函數關系，即線性關系；

（2）①為保證小車所受拉力近似不變，應滿足小吊盤和盤中物塊的質量之和遠小于小車的質量．

②設小車質量為M，由牛頓第二定律可得：F＝(M＋m)a ，結合圖象可知：，得 ，，則 .

考點：驗證牛頓第二定律實驗