Question

【題目】在研究“質量一定，加速度與力的關系”實驗中，某同學根據學過的理論設計了如下裝置（如圖甲）：水平桌面上放置了氣墊導軌（摩擦可忽略），裝有擋光片的滑塊放在氣墊導軌的某處（擋光片左端與滑塊左端對齊）。實驗中測出了滑塊釋放點到光電門(固定)的距離為，擋光片經過光電門的速度為，鉤碼的質量為。（重力加速度，）

（1）本實驗中所掛鉤碼的質量要滿足的條件是______________________。

（2）該同學實驗測得數據如下：

該同學想用作圖法來間接驗證加速度和力的關系，他以所掛鉤碼的質量為橫坐標軸，應以_______為縱坐標軸作圖。

請根據數據在乙圖中做出圖像來驗證加速度和力的關系

（3）請根據所做圖像求出滑塊及擋光片的總質量_________ （保留兩位有效數字）

Answer 1

【答案】 鉤碼質量遠小于滑塊及擋光片的總質量 1.2（1.1-1.3）

【解析】（1）對整體分析，根據牛頓第二定律得， ，隔離對滑塊分析，可知 ，要保證重物的重力等于繩子的拉力，則鉤碼的質量遠小于滑塊及擋光片的質量．
（2）滑塊的加速度 ，當s不變時，可知加速度與v2成正比，滑塊的合力可以認為等于鉤碼的重力，所以滑塊的合力正比于鉤碼的質量，可知通過v2-m的關系可以間接驗證加速度與力的關系．做出v2-m圖像如圖；
因為a與F成正比，則有： ，即 ，結合圖線的斜率可以求出滑塊的質量： 解得M=1.2kg．