问题 问答题

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)、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m0

(2)让小车自斜面上方一固定点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t0

(3)用米尺测出A1与A2之间的距离为S;

则:小车的加速度大小a=______.

(4)用米尺测出A1相对于A2的高度为h0

则:小车所受的合外力大小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的高度h,测出小车从A1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“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”.

答案

(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=

1
2
at2

所以有:a=

2s
t20

(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=

h0
s
,所以有小车受到的合外力为:F=mg
h0
s

(5)根据F=mg

h0
s
,要使小车所受合外力大小一定,应该使mh为定值.

(6)a=

2s
t20
,说明a与
1
t2
成正比,

1
t2
为纵坐标,
1
m
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
1
t2
1
m
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)

2S
t02
(4)
m0gh0
S
(或
2m0S
t02
) (5)使mh为定值  (6)
1
t2
1
m

判断题
单项选择题