问题 问答题

为了测量两个质量不等沙袋的质量,由于没有可直接测量的工具(如天平、弹簧秤等),某实验小组应用下列器材测量:轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略)、一套总质量为m=0.5kg砝码,细线、米尺、秒表,他们根据所学的物理知识改变实验条件进行多次测量,选择合适的变量得到线性关系,作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量(g取10m/s2).具体操作如下:

(1)实验装置如图所示,设左右两边沙袋的质量分别为m2、m1

(2)从m中取出质量为△m的砝码放在右边沙袋中(剩余砝码都放在左边沙袋中,发现质量为m1的沙袋下降,质量为m2的沙袋上升(质量为m1的沙袋下降过程未与其他物体相碰);

(3)用米尺测出质量为m1的沙袋从静止开始下降的距离h,

用秒表测出质量为m1的沙袋下降距离h所对应的时间t,则可求沙袋的加速度大小为a=______;

(4)改变右边砝码的质量△m,测量相应的加速度a,得到多组△m及a的数据,作出“a~△m”图线;

(5)若求得图线的斜率k=4m/kg•s2,截距为b=2m/s2,沙袋的质量m1=______ kg,m2=______kg.

答案

(3)由题,质量为m1的沙袋从静止开始下降做匀加速直线运动,由h=

1
2
at2,解得a=
2h
t2

(5)根据牛顿第二定律得:

对m1及砝码:(m1+△m)g-T=(m1+△m)a

对m2及砝码:T-(m2+m-△m)g=(m2+m-△m)a

联立解得:a=

(m1-m2-m)
m1+m2+m
g+
2g△m
m1+m2+m

根据数学知识得知:“a~△m”图线斜率k=

2g
m1+m2+m
,截距b=
(m1-m2-m)
m1+m2+m
g

将m=0.5kg,g=10m/s2,k=4m/kg•s2,b=2m/s2,代入解得:m1=3kg,m2=1.5kg.

故答案为:(3)

2h
t2
;(5)3,1.5.

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