Question

【題目】現要用圖甲所示的裝置來探究“加速度與質量之間的關系”，實驗時忽略小車所受導軌對它的摩擦力，在傾斜導軌的B2點處有一時間傳感器，能記錄小車從傾斜導軌B1點下滑到B2點的時間。實驗步驟如下。完成下述步驟中所缺少的內容。

①按圖甲安裝好實驗器材，用刻度尺測出B1到B2之間的距離s；

②將小車置于B1處并用彈簧秤沿導軌向上拉著小車并保持靜止，讀出此時的拉力F；

③讓小車自B1處靜止釋放，小車通過B2后，記下時間傳感器測得小車從B1運動到B2的時間t；

④再將小車置于B1處，往小車中增加鉤碼，設所加鉤碼總質量為m。為保持小車與鉤碼的合外力F不變，可采用如下方法：用彈簧秤沿著導軌拉著小車靜止，調節導軌傾角的旋鈕使導軌 ___，直到彈簧秤的讀數為____為止。然后重復步驟③；

⑤多次往小車中增加鉤碼，然后重復步驟④；

⑥利用實驗中所測得的數據做出了如圖乙所示的圖像，本實驗中測得B與B之間的距離s=1.50m，那么根據該圖像求得小車的質量M=________kg，小車所受的合外力大小為F=__________（計算結果保留三位有效數字）。

Answer 1

【答案】與水平面的夾角變小 F 0.50 0.214

【解析】

④[1][2]由平衡條件得

可見在小車增加鉤碼的同時為保持小車所受的合外力不變，應旋轉調節導軌傾角的旋鈕以調整導軌的高度，將導軌的高度降低，直到彈簧秤的讀數為F為止；

⑥[3][4]由勻加速直線運動位移公式，可得小車的加速度為

由牛頓第二定律得

即

由圖像可知，圖象在縱軸上截距的絕對值表示小車的質量，因此小車的質量為

圖象的斜率為

由乙圖可知，直線斜率為

故小車所受的合外力為