Question

【題目】圖1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50Hz的交流電源，打點的時間間隔用表示。在小車質(zhì)量未知的情況下，某同學(xué)涉及了一種方法用來研究“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）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(diào)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(dāng)質(zhì)量的物塊，在小車中放入砝碼。

③接通打點計時器電源，釋放小車，獲得帶有點列的紙帶，在紙帶上標(biāo)出小車中砝碼的質(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，測量相鄰計數(shù)點的間距s1，s2，…求出不同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)紙上做關(guān)系圖線，若加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成正比，則與m處應(yīng)成______關(guān)系（填“線性”或“非線性”）

（2）完成下列填空：

①本實驗中，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_________小車質(zhì)量（填“<”“=”“<<”或“>>”）

②設(shè)紙帶上三個相鄰計數(shù)點的間距為s1、s2、s3，a可用s1、s3和表示a=______。圖2為用米尺測量某一紙帶上的s1、s3情況，由圖可讀出s1=______mm，s3=_______mm，由此可得加速度的大小a=______m/s2．

③圖3為所得實驗圖線的示意圖，設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為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】（1）①等間距 ⑥線性 （2）①<< ②, 24．2mm,47．2mm,1．15m/s2③,

【解析】試題分析:（1）①在平衡摩擦力時，應(yīng)小吊盤中不放物塊，調(diào)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均勻的點，則此時說明小車做勻速運動；⑥由牛頓第二定律：F=ma可知：，在F一定時，與m成正比，與m成線性關(guān)系．

（2）①探究牛頓第二定律實驗時，當(dāng)小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和遠(yuǎn)小于小車和車中砝碼的總質(zhì)量時，可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于小吊盤和盤中物塊受到的重力，認(rèn)為小車受到的拉力不變．②兩個相鄰計數(shù)點之間還有4個點，打點計時器的打點時間間隔為△t，計數(shù)點間的時間間隔：t=5△t,由勻變速直線運動的推論：△x=at2可知加速度為：，由圖示刻度尺可知：s1=3．67-1．25=2．42cm=24．2mm，s3=12．02-7．30=4．72cm=47．2mm，由圖示紙帶可知：t=0．02×5=0．1s，加速度為：．

③設(shè)小車質(zhì)量為M，由牛頓第二定律得：F=（M+m）a，則，由圖示圖象可知：，則拉力：，，則：．