圖*為驗*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...

問題詳情：

圖*為驗*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50 Hz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探究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質量間的關係”。

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(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，獲得帶有點列的紙帶，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，重複步驟③。

⑤在每條紙帶上清晰的部分，每5個間隔標註一個計數點。測量相鄰計數點的間距xx…，求出與不同m相對應的加速度a。

⑥以砝碼的質量m為橫座標，為縱座標，在座標紙上作出 ­m關係圖線。若加速度與小車和砝碼的總質量成反比，則與m應成________(填“線*”或“非線*”)關係。

(2)完成下列填空：

(ⅰ)本實驗中，為了保*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_____________________；

(ⅱ)設紙帶上三個相鄰計數點的間距為xx2和x3。a可用xx3和Δt表示為a＝________。圖乙為用米尺測量某一紙帶上的xx3的情況，由圖可讀出x1＝________mm，x3＝________mm，由此求得加速度的大小a＝________m/s2。

(ⅲ)圖*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________。

【回答】

（1）等間距　線*  （2）(ⅰ)小吊盤和盤中物塊的質量之和遠小於小車和砝碼的總質量

(ⅱ)　24.2(23.9～24.5)mm　47.3(47.0～47.6)mm　1.16(1.13～1.19)m/s2　(ⅲ)　

【解析】：（1）對小車平衡摩擦力後，則打點計時器打出的點間距相等，説明小車做勻速直線運動，平衡了摩擦力。根據牛頓第二定律可得：F＝(m0＋m)a，＝(m0＋m)＝m，由函數解析式可知與m應成線*關係。

(2)(ⅰ)對系統分析，根據牛頓第二定律可得：mg－FT＝ma；對小車分析有：FT＝Ma，兩式聯立可得FT＝·mg，故只有M≫m時，FT≈mg，小車所受的拉力近似不變，才滿足題意。

(ⅱ)由勻變速直線運動規律可得：x3－x1＝2a(5Δt)2得＝ m/s2＝1.16 m/s2

(ⅲ)設小車質量為m0，根據牛頓第二定律得：F＝(m0＋m)a，即，結合圖*有

截距：，斜率：k＝，故可得F＝，m0＝。

知識點：牛頓第二定律

題型：實驗,探究題