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m^

(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t0

(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ho;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

1
t2
为纵坐标,
1
m
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.

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=m0g
h0
S

(5)根据F=m0g

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
t20

(4)m0g

h0
S

(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.

单项选择题
单项选择题