Question

(10分)某同學用圖示實驗裝置驗證質量一定時系統(tǒng)的加速度與合外力的關系，小車內盛有沙子，沙桶和沙桶內沙子的總質量記為m，小車及車內沙子的總質量記為M，在實驗中保持m與M之和不變，將沙桶和沙桶內沙子總重力視為系統(tǒng)所受合外力F，先通電源，再釋放紙帶，系統(tǒng)加速度a由紙帶計算得到；該同學從車子中取出一些沙子，放入沙桶中，改變F的大小，重復多次，測得多組(a，F)。

次數	1	2	3	4	5	6
a/(m/s2)	0.5	0.74	1.01	1.24	1.48	1.75
mg/(N)	0.1	0.15	0.20	0.25	0.30	0.35

⑴該同學在實驗中缺了一個必要步驟是                                                    ；
⑵通過表格中的數據在下圖坐標系中畫出a-F圖象，利用圖象求出M＋m＝                 kg；

⑶該實驗研究的對象是                ，所受的合外力是                。

Answer 1

⑴平衡摩擦力；⑵圖略，見解析，0.2；⑶M＋m，mg。

試題分析：⑴本實驗是將沙桶和沙桶內沙子總重力視為系統(tǒng)所受合外力F，而實際上小車在運動過程中還受到長木板的摩擦力作用，因此應將木板右端墊高，構成一斜面，讓小車及車內沙子的總重力沿斜面向下的分力與摩擦力相平衡，故所缺的一個必要步驟是平衡摩擦力；
⑵根據表格中的數據將縱橫軸分別定為a和F，并選擇合適標度，采用描點作圖法，所作a-F圖線如下圖所示；

⑶在所作a-F圖象中，圖線的斜率表示了整體質量的倒數，因此，M＋m＝＝kg＝0.2kg；
通過上述分析可知，該實驗研究的對象是整體，即M＋m，所受的合外力是沙桶和沙桶內沙子總重力，即mg。