Question

【題目】圖甲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.在小車質量未知的情況下,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: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,獲得一條有一系列點的紙帶,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(shù)點。測量相鄰計數(shù)點的間距.求出與不同m.相對應的加速度.

⑥以砝碼的質量m.為橫坐標,為縱坐標,在坐標紙上做出關系圖線.若加速度與小車和砝碼的總質量成反比,則與m處應成________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,小吊盤和盤中物塊的質量之和應滿足的條件是_____.

②設紙帶上三個相鄰計數(shù)點的間距為和.可用、和表示為a= _____.

圖乙為用米尺測量某一紙帶上的、的情況,由圖可讀出=_____mm,=_____mm.由此求得加速度的大小a=_____.

③圖丙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】 間隔均勻 線性 遠小于小車的質量 23.9—24.5 47.0—47.6 1.13—1.19

【解析】（1）①在平衡摩擦力時，應小吊盤中不放物塊，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間隔均勻的點，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成線性關系；（2）①探究牛頓第二定律實驗時，當小吊盤和盤中物塊的質量之和遠小于小車和車中砝碼的總質量時，可以近似認為小車受到的拉力等于小吊盤和盤中物塊受到的重力，認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，計數(shù)點間的時間間隔：，由勻變速直線運動的推論：，解得加速度：，根據(jù)乙圖可知，，，代入解得：，③設小車質量為M，由牛頓第二定律得：，變形得：，由圖示圖象可知：斜率，則拉力；縱軸上的截距為，則.