Question

【題目】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，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)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，直到打點計時器在紙帶上打出________________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先_______，后_________，關閉電源，獲得紙帶，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，…….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)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___________________．

Answer 1

【答案】間距相等 接通電源 釋放小車 線性 遠小于小車和砝碼的總質量

【解析】

(1)①[1].平衡摩擦力的標準為小車可以勻速運動，打點計時器打出的紙帶點跡間隔均勻，間距相等；
③[2].先接通電源，后釋放小車；

⑥[3].由，故，故成線性關系；
(2)[4].設小車的質量為M，小吊盤和盤中物塊的質量為m，設繩子上拉力為F，以整體為研究對象有

mg=（m+M）a

解得

以M為研究對象有繩子的拉力

顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于小吊盤和盤中物塊的重力．所以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該遠小于小車和砝碼的總質量。