Question

5．某同学用图示的装置来验证加速度和质量成反比，在自制的双层架子上固定平板玻璃，架子放在水平桌面上，连接小车的细绳跨过定滑轮与小桶相连，实验步骤如下：
①在两个小桶中装入适量细砂，并使两桶质量（含沙子）相同
②两车紧靠架子左边的挡板，在乙车上放一个砝码，同时释放两车，当车运动一段时间后，用手机对整个装置进行拍照，在照片上，通过装置上的刻度尺，测出甲、乙两车运动的距离x₁，x₂，
③在乙车上逐渐增加砝码个数，重复步骤②
（1）本实验的原理是通过验证小车发生的位移与小车的质量成反比，来验证合外力一定时加速度与质量成反比；
（2）实验前，该同学将装置的左端适当垫高了一些，目的是平衡摩擦力，实验过程中乙车（填“甲”或“乙”）受到的拉力更接近沙桶（含沙子）的重力
（3）若该同学以$\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$为横坐标，以乙车（含砝码）的质量m为纵坐标，作出的图线是直线，该直线的斜率为甲车的质量（填“甲车”、“乙车”（含砝码）或“沙桶”（含沙子））

Answer 1

分析 （1）小车受到拉力相同时，加速度与质量成反比，而位移与加速度成正比；
（2）将装置的左端适当垫高了一些，目的是平衡摩擦力；车的质量远大于沙桶的质量时，小车受到的拉力更接近沙桶（含沙子）的重力；
（3）由于小车发生的位移与小车的质量成反比，可知图象斜率．

解答 解：（1）由牛顿第二定律：$a=\frac{F}{m}$，小车受到拉力相同时，加速度与质量成反比，而位移与加速度成正比；
（2）将装置的左端适当垫高了一些，目的是平衡摩擦力；由于乙车增加了砝码，故车的质量比沙的质量要大很多；
（3）由于小车发生的位移与小车的质量成反比，即：$\frac{{m}_{乙}}{{m}_{甲}}=\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$，可知：${m}_{甲}=\frac{{m}_{乙}}{\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}}$，故斜率为甲车质量．
故答案为：（1）反比（2）平衡摩擦力；乙；（3）甲车．

点评 该实验难度不大，但是题目比较新颖，注意利用题目给定的情形，结合课本此实验的注意事项可以解答．