Question

【題目】某物理課外小組利用圖甲中的裝置探究物體加速度與其所受外力之間的關系。圖中，利用鐵架臺固定一輕質滑輪，通過跨過滑輪的輕質細繩懸吊相同的兩個物塊A、B，質量均為M，物塊A側面粘貼小遮光片，其寬度為d、質量忽略不計。在物塊A、B下各掛5個相同的小鉤碼，質量均為m＝0.010kg。光電門C、D通過連桿固定于鐵架臺上，并處于同一豎直線上，且光電門C、D之間的距離為h。兩光電門與數字計時器相連（圖中未畫出）可記錄遮光片通過光電門的時間。整個裝置現處于靜止狀態，取當地的重力加速度g＝9.8m/s2．實驗步驟如下：

（1）將n（依次取n＝1，2，3，4，5）個鉤碼從物塊B的下端摘下并掛在物塊A下端的鉤碼下面。釋放物塊，用計時器記錄遮光片通過光電門C、D的時間t1、t2．由勻變速運動規律可得到物塊A下落過程的加速度a＝_____（用“h、d、t1、t2”表示）

（2）該小組同學測量的數據見下表。他們將表格中的數據轉變為坐標點畫在圖乙的坐標系中，并作出a﹣n圖象。從圖象可以得出：當物體質量一定時，物體的加速度與其所受的外力成_____（“正比”或“反比“）。

N	a/s﹣2
1	0.20
2	0.41
3	0.59
4	0.79
5	1.00

（3）該小組同學利用a﹣n圖象，進一步求得物塊A（或B）的質量M為_____kg（保留2位有效數字）。

（4）若實驗過程中摩擦阻力的影響明顯（可看成定值），用上述方法得到的物塊質量M的測量值_____物塊質量的直實值（填“大于”，“小于”或“等于”）

Answer 1

【答案】； 正比； 0.44； 不變

【解析】

(1)物塊A通過光電門C、D時的速度：，從C到D過程，由勻變速直線運動的速度位移公式得：，加速度：；

(2)以A、B兩物體和10個小鉤碼組成的系統為研究對象，

由牛頓第二定律得：2nmg＝（10m+2M）a，由圖示圖象可知，物體的加速度與其所受的外力成正比。

(3)由牛頓第二定律得：，由圖示a﹣n圖象可知，圖象的斜率：

，解得：M＝0.44kg；

(4)若有阻力f，由牛頓第二定律得：2nmg﹣f＝（10m+2M）a，加速度：，圖象的斜率不受阻力f的影響，所以對物塊質量M的測量值不變。