Question

【题目】图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,打点的时间间隔用表示.在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”.

(1)完成下列实验步骤中的填空:

①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列_______的点.

②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码.

③打开打点计时器电源,释放小车,获得一条有一系列点的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m.

④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③.

⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距.求出与不同m.相对应的加速度.

⑥以砝码的质量m.为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上做出关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则与m处应成________关系(填“线性”或“非线性”).

(2).完成下列填空:

①本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_____.

②设纸带上三个相邻计数点的间距为和.可用、和表示为a= _____.

图乙为用米尺测量某一纸带上的、的情况,由图可读出=_____mm,=_____mm.由此求得加速度的大小a=_____.

③图丙为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为_____,小车的质量为_____.

Answer 1

【答案】 间隔均匀 线性 远小于小车的质量 23.9—24.5 47.0—47.6 1.13—1.19

【解析】（1）①在平衡摩擦力时，应小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列间隔均匀的点，则此时说明小车做匀速运动；⑥由牛顿第二定律：F=ma可知：，在F一定时与m成线性关系；（2）①探究牛顿第二定律实验时，当小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车和车中砝码的总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于小吊盘和盘中物块受到的重力，认为小车受到的拉力不变．②两个相邻计数点之间还有4个点，打点计时器的打点时间间隔为，计数点间的时间间隔：，由匀变速直线运动的推论：，解得加速度：，根据乙图可知，，，代入解得：，③设小车质量为M，由牛顿第二定律得：，变形得：，由图示图象可知：斜率，则拉力；纵轴上的截距为，则.