Question

【题目】某同学欲运用牛顿第二定律测量滑块的质量M，其实验装置如图甲所示，设计的实验步骤为：

（1）调整长木板倾角，当钩码的质量为时滑块恰好沿木板向下做匀速运动；

（2）保持木板倾角不变，撤去钩码，将滑块移近打点计时器，然后释放滑块，滑块沿木板向下做匀加速直线运动，并打出点迹清晰的纸带如图乙所示（打点计时器的工作频率为50Hz）。请回答下列问题：

①滑块做匀加速直线运动的加速度a=__________m/s2；（结果保留3位有效数字）

②滑块质量M=___________（用字母a、和当地重力加速度g表示）。

（3）保持木板倾角不变，挂上质量为m（均小于）的钩码，滑块沿木板向下匀加速运动，测出滑块的加速度；多次改变钩码的质量，分别求出相应的加速度。

（4）若绳的拉力与所挂钩码的重力大小相等，作出a—mg图象如图丙所示，则由图丙可求得滑块的质量M=_________kg．（取g=10m/s2，结果保留3位有效数字）

Answer 1

【答案】

【解析】

（2）①[1]由图可知，，，，，且相邻两点间的时间间隔为，因此根据逐差法可得

，

联立求平均值可得

②[2]滑块做匀速运动时受力平衡，根据平衡条件得

撤去时，滑块做匀加速直线运动时，受到的合外力

有牛顿第二定律可得

解得

（4）[3]滑块做匀速运动时受平衡力作用，由平衡条件得

挂上质量为的钩码时滑块沿木板向下做加速直线运动，受到的合外力为

有牛顿第二定律可得

解得

由图像可知

解得