Question

【題目】如圖1為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電源，在小車(chē)質(zhì)量未知的情況下，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種方法用來(lái)探究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”．

（1）完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：

Ⅰ.平衡小車(chē)所受的阻力：小吊盤(pán)中不放物塊，調(diào)整木板右端的高度，用手輕撥小車(chē)，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列點(diǎn)跡均勻的點(diǎn)。

Ⅱ.按住小車(chē)，在小吊盤(pán)中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊，在小車(chē)中放入砝碼。

Ⅲ.打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，釋放小車(chē)，獲得帶有點(diǎn)列的紙帶，在紙帶上標(biāo)出小車(chē)中砝碼的質(zhì)量m。

IV.按住小車(chē)，改變小車(chē)中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③。

V.在每條紙帶上清晰的部分，每5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距x1，x2，…，求出與不同m相對(duì)應(yīng)的加速度a。

Ⅵ.以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出﹣m關(guān)系圖線(xiàn)，若加速度與小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量成反比，則與m應(yīng)成線(xiàn)性關(guān)系

（2）完成下列填空：

①本實(shí)驗(yàn)中，為了保證在改變小車(chē)中砝碼的質(zhì)量時(shí)，小車(chē)所受的拉力近似不變，小吊盤(pán)和盤(pán)中物塊的質(zhì)量之和為m1，車(chē)的質(zhì)量為M。

②設(shè)紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6來(lái)表示從O點(diǎn)開(kāi)始各相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，用T表示相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔，則該勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度的表達(dá)式為a=_________________（用符號(hào)寫(xiě)出表達(dá)式，不要求計(jì)算）．打E點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小為vE=________________m/s．（保留3位有效數(shù)字）

③圖3為所得實(shí)驗(yàn)圖線(xiàn)的示意圖．設(shè)圖中直線(xiàn)的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓定律成立，則小車(chē)受到的拉力為_____，小車(chē)的質(zhì)量為_____．

Answer 1

【答案】1.39

【解析】

②由△x=aT2得(x4+x5+x6)(x1+x2+x3)＝a(3T)2
故a=；
E點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于DF段的平均速度，故：；
③設(shè)小車(chē)質(zhì)量為M，小車(chē)受到外力為F，由牛頓第二定律有F=（m+M）a；
所以，，則-m圖象的斜率為，故F=，縱軸截距為b==kM，
所以，M=；