Question

利用实验探究“当合外力大小一定时，物体运动的加速度大小与其质量成反比”．给定的器材有：倾角可以调节的长斜面（如图所示）．小车．计时器．米尺．天平（含砝码）．钩码等．在实验过程中不考虑摩擦，重力加速度为g，请结合下列实验步骤回答相关问题．
（1）用天平测出小车的质量为；
（2）让小车自斜面上一固定点A₁从静止开始下滑到斜面底端A₂，用计时器记下所用的时间为t；
（3）用米尺测出A₁与A₂之间的距离s；则：小车的加速度大小为a=______
（4）用米尺测出A₁相对于A₂的竖直高度差h_o；则：小车所受的合外力大小为F=______
（5）在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量m，同时通过改变斜面的倾角来改变固定点A₁相对于A₂的竖直高度差h，测出小车从A₁由静止开始下滑到斜面底端A₂所需的时间t；问：质量不相等的前后两次应怎样操作才能使小车所受合外力大小一定？答：______
（6）多次改变小车与钩码的总质量进行实验，测出各次对应的m．h．t的值，以为纵坐标，为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点，如果这些点在一条过原点的直线上，则可间接说明．

Answer

根据匀变速直线运动规律求出小车的加速度．
对小车在斜面上受力分析，利用几何关系表示出小车受到的合外力．
根据实验的目的，表示出合力的表达式，根据表达式解决问题．
【解析】
（3）小车做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律有s=at2，
所以有：a=
（4）小车在斜面上受到竖直向下的重力、垂直接触面的支持力，这两个力在垂直斜面方向的合力为零，所以沿斜面方向的力为mgsinα，而斜面高度为h，
根据几何关系有sinα=，所以有小车受到的合外力为F=．
（5）根据F=，要使小车所受合外力大小一定，应该使mh为定值．
（6）a=，说明a与成正比，
以为纵坐标，为横坐标建立坐标系，如果这些点在一条过原点的直线上，说明与成正比，
则可间接说明当合外力大小一定时，物体运动的加速度大小与其质量成反比．
故答案为：
（3）
（4）
（5）mh为定值
（6）当合外力大小一定时，物体运动的加速度大小与其质量成反比．