Question

某同学利用图甲所示的装置探究“外力一定时,加速度与质量的关系”。图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源,小车的质量未知。

      

(1)实验之前要平衡小车所受的阻力,具体的步骤是,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,在吊盘中放入适当质量的物块,并在小车中放入质量已知的砝码,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,吊盘和盘中物块的质量和应满足的条件是____。 

(3)打开打点计时器电源,释放小车,得到如图乙所示的纸带,图示为五个连续点之间的距离(单位:cm),则小车的加速度a=____ m/s²。(结果保留两位小数) 

(4)改变小车中的砝码质量多次试验,得到不同的纸带,记录砝码的质量m,并根据纸带求出不同的m对应的加速度a,以m为横坐标,为纵坐标,做出-m关系图线如图丙所示,设图中直线的斜率为k,纵轴上的截距为b,若牛顿第二定律成立,则小车的质量为______。

Answer

间隔均匀 远小于小车的质量 3.25

【解析】

(1)[1]平衡摩擦力后，用手轻拨小车，小车应做匀速直线运动，打点计时器打出一系列间隔均匀的点。

(2)[2]设小车质量为M，车上砝码质量为m, 吊盘和盘中物块的质量和为m2，小车所受拉力为F，对小车和砝码受力分析，由牛顿第二定律可得

对吊盘和盘中物块受力分析，由牛顿第二定律可得

解得：

化简得：

当时，改变车上砝码质量m，小车所受拉力近似不变。故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，吊盘和盘中物块的质量和应满足的条件是远小于小车的质量。

(3) [3]图示为五个连续点，小车的加速度

(4)[4]认为拉力不变，则

化简得：

图中直线的斜率为k，纵轴上的截距为b，则

，

解得：