Question

【題目】某同學利用圖甲所示的裝置探究“外力一定時,加速度與質量的關系”。圖中打點計時器的電源為50 Hz的交流電源,小車的質量未知。

(1)實驗之前要平衡小車所受的阻力,具體的步驟是,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,在吊盤中放入適當質量的物塊,并在小車中放入質量已知的砝碼,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,吊盤和盤中物塊的質量和應滿足的條件是____。

(3)打開打點計時器電源,釋放小車,得到如圖乙所示的紙帶,圖示為五個連續點之間的距離(單位:cm),則小車的加速度a=____ m/s2。(結果保留兩位小數)

(4)改變小車中的砝碼質量多次試驗,得到不同的紙帶,記錄砝碼的質量m,并根據紙帶求出不同的m對應的加速度a,以m為橫坐標,為縱坐標,做出-m關系圖線如圖丙所示,設圖中直線的斜率為k,縱軸上的截距為b,若牛頓第二定律成立,則小車的質量為______。

Answer 1

【答案】間隔均勻 遠小于小車的質量 3.25

【解析】

(1)[1]平衡摩擦力后，用手輕撥小車，小車應做勻速直線運動，打點計時器打出一系列間隔均勻的點。

(2)[2]設小車質量為M，車上砝碼質量為m, 吊盤和盤中物塊的質量和為m2，小車所受拉力為F，對小車和砝碼受力分析，由牛頓第二定律可得

對吊盤和盤中物塊受力分析，由牛頓第二定律可得

解得：

化簡得：

當時，改變車上砝碼質量m，小車所受拉力近似不變。故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，吊盤和盤中物塊的質量和應滿足的條件是遠小于小車的質量。

(3) [3]圖示為五個連續點，小車的加速度

(4)[4]認為拉力不變，則

化簡得：

圖中直線的斜率為k，縱軸上的截距為b，則

，

解得：