Question

(10分)某同学用图示实验装置验证质量一定时系统的加速度与合外力的关系，小车内盛有沙子，沙桶和沙桶内沙子的总质量记为m，小车及车内沙子的总质量记为M，在实验中保持m与M之和不变，将沙桶和沙桶内沙子总重力视为系统所受合外力F，先通电源，再释放纸带，系统加速度a由纸带计算得到；该同学从车子中取出一些沙子，放入沙桶中，改变F的大小，重复多次，测得多组(a，F)。

次数	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该同学在实验中缺了一个必要步骤是                                                    ；
⑵通过表格中的数据在下图坐标系中画出a-F图象，利用图象求出M＋m＝                 kg；

⑶该实验研究的对象是                ，所受的合外力是                。

Answer 1

⑴平衡摩擦力；⑵图略，见解析，0.2；⑶M＋m，mg。

试题分析：⑴本实验是将沙桶和沙桶内沙子总重力视为系统所受合外力F，而实际上小车在运动过程中还受到长木板的摩擦力作用，因此应将木板右端垫高，构成一斜面，让小车及车内沙子的总重力沿斜面向下的分力与摩擦力相平衡，故所缺的一个必要步骤是平衡摩擦力；
⑵根据表格中的数据将纵横轴分别定为a和F，并选择合适标度，采用描点作图法，所作a-F图线如下图所示；

⑶在所作a-F图象中，图线的斜率表示了整体质量的倒数，因此，M＋m＝＝kg＝0.2kg；
通过上述分析可知，该实验研究的对象是整体，即M＋m，所受的合外力是沙桶和沙桶内沙子总重力，即mg。