Question

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Δt表示.在小車質量M未知的情況下，某同學設計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：撤去砂和砂桶，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，在左端掛上適當質量的砂和砂桶，在小車中放入砝碼.

③打開打點計時器電源,釋放小車,獲得帶有點跡的紙帶,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，在坐標紙上做出-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，懸掛砂和砂桶的總質量應滿足的條件是      .

②如圖2所示是該同學在某次實驗中利用打點計時器打出的一條紙帶，A、B、C、D是該同學在紙帶上選取的連續四個計數點.該同學用刻度尺測出AC間的距離為S_Ⅰ，測出BD間的距離為S_Ⅱ.a可用S_Ⅰ、S_Ⅱ和Δt（打點的時間間隔）表示為a=      .

  

③圖3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，若牛頓定律成立，則小車受到的拉力為      ，小車的質量為      .

 

Answer 1

【答案】

 (1) ①等間距 ⑥線性（2）①遠小于小車和砝碼的總質量；②③；

【解析】

試題分析：（1）①平衡小車所受的阻力：撤去砂和砂桶，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等間距的點；⑥以砝碼的質量m為橫坐標，為縱坐標，在坐標紙上做出-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   線性關系；（2）①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，懸掛砂和砂桶的總質量應滿足的條件是遠小于小車和砝碼的總質量；②根據，則，所以③根據牛頓定律,變形可得：,所以,解得：，。

考點：驗證牛頓第二定律。