为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”，某同学设计了如图1所示的实验装置，图中打点计时器的...

问题详情：

为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”，某同学设计了如图1所示的实验装置，图中打点计时器的交流电源频率为f=50Hz．

（1）完成下列实验步骤中的填空：

①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，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，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码；

③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m；

④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③；

⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点，测量相邻计数点的间距s1，s2，…，求出与不同m相对应的加速度a；

⑥以砝码的质量m为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出﹣m关系图线．

（2）完成下列填空：

①本实验中，为了保*在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是     ；

②图3为用米尺测量某一纸带的情况，a可用s1、s3和f表示为a=    ，由图可读出s1、s2、s3，其中s1=   cm，代入各数据，便可求得加速度的大小；

③图2为所得实验图线的示意图，设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为   ，小车的质量为．

【回答】

考点：  探究加速度与物体质量、物体受力的关系．

专题：  实验题．

分析：  （1）①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀；

（2）为了保*在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应该远小于小车和砝码的总质量；由匀变速直线运动的推论得：△x=aT2，即可求解加速度，由牛顿第二定律求出图象的函数表达式，然后根据图示图象分析答题．

解答：  解：（1）①平衡摩擦力时，如果小车的重力沿板方向的分力正好等于摩擦力，给小车一个速度，小车将做匀速运动，因此打点计时器打出的点应该是间隔基本相等的；

（2）①设小车的质量为M，小吊盘和盘中物块的质量为m，设绳子上拉力为F，

以整体为研究对象有mg=（m+M）a

解得a=

以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=mg

显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于小吊盘和盘中物块的重力．所以为了保*在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应该远小于小车和砝码的总质量，所以应满足的条件是：小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车的质量；

②根据匀变速直线运动规律可知，相邻相等时间内的位移之差相等，即：△s=aT2，又由题意可知打点的时间间隔为△t、每5个间隔标注一个计数点，因此相邻计数点之间的时间间隔为：T=5△t，△t=有：s3﹣s1=2aT2，解得：a=，根据题图可读出s1=36.7mm﹣12.5mm=2.42cm（由于刻度尺读数时要有估读位，因此读数在2.39～2.45cm之间均正确）；

③设细线对小车的拉力为F，小车的质量为M，砝码随小车一起加速运动的加速度为a，根据牛顿第二定律有：F=（M+m）a，解得：，所以，k=，b=，解得：F=，M=，即小车受到的拉力为，小车的质量为．

故*为：（1）间隔基本相等；（2）①小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车的质量；②；2.42；③；

点评：  实验问题要掌握实验原理、注意事项和误差来源；遇到涉及图象的问题时，要先根据物理规律写出关于纵轴与横轴的函数表达式，再根据斜率和截距的概念求解即可．

知识点：牛顿第二定律

题型：实验,探究题