Question

【题目】图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用△t表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”．
（1）完成下列实验步骤中的填空：
①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列的点．
②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码．
③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中砝码的质量m．
④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③．
⑤在每条纸带上清晰的部分，没5个间隔标注一个计数点．测量相邻计数点的间距s1 ， s2 ， …．求出与不同m相对应的加速度a．
⑥以砝码的质量m为横坐标1/a为纵坐标，在坐标纸上做出1/a﹣m关系图线．若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则1/a与m处应成关系（填“线性”或“非线性”）．

（2）完成下列填空：
（Ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是 ．
（Ⅱ）图2为所得实验图线的示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为 ， 小车的质量为 ．

Answer 1

【答案】
（1）间隔均匀,线性
（2）远小于小车和砝码的总质量,,
【解析】解：（1）①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀，所以答案是：间隔均匀⑥由a= ，故 = a，故成线性关系，所以答案是：线性（2）
（Ⅰ）设小车的质量为M，小吊盘和盘中物块的质量为m，设绳子上拉力为F，

以整体为研究对象有mg=（m+M）a

解得a= 以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma= mg

显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于小吊盘和盘中物块的重力．所以为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应该远小于小车和砝码的总质量，所以答案是：远小于小车和砝码的总质量（Ⅱ）设小车质量为M，小车受到外力为F，由牛顿第二定律有F=（m+M）a；

所以， = +

所以， ﹣m图象的斜率为 ，故F= ，纵轴截距为b= =kM，

所以，M=

所以答案是：（1）①间隔均匀⑥线性（2）（Ⅰ）．远小于小车和砝码的总质量（Ⅱ） ，