問題詳情:
如圖11-4所示的實驗裝置可以驗*牛頓運動定律,小車上固定一個盒子,盒子內盛有砂子,砂桶的總質量(包括桶以及桶內砂子質量)記為m,小車的總質量(包括小車、盒子及盒內砂子質量)記為M.
圖11-4
(1)驗*在質量不變的情況下,加速度與合外力成正比:從盒子中取出一些砂子,裝入砂桶中,稱量並記錄砂桶的總重力mg,將該力視為合外力F,對應的加速度a則從打下的紙帶上計算得出.多次改變合外力F的大小,每次都會得到一個相應的加速度.本次實驗中,桶內的砂子取自小車中,故系統的總質量不變.以合外力F為橫軸,以加速度a為縱軸,畫出aF圖象,圖象是一條過原點的直線.
①aF圖線斜率的物理意義是___________________________.
②你認為把砂桶的總重力mg當做合外力F是否合理?答:________.(填“合理”或“不合理”);
③本次實驗中,是否應該滿足M≫m這樣的條件?答:________(填“是”或“否”);
理由是________________________________________________.
(2)驗*在合外力不變的情況下,加速度與質量成反比:保持桶內砂子質量m不變,在盒子內添加或去掉一些砂子,驗*加速度與質量的關係.本次實驗中,桶內的砂子總質量不變,故系統所受的合外力不變.用圖象法處理數據時,以加速度a為縱軸,應該以________的倒數為橫軸.
【回答】
解析:(1)將車內的砂子轉移到桶中,就保*了M+m不變,即系統的總質量不變,研究對象是整個系統,a==,可見aF圖象斜率的物理意義是.系統的合外力就等於所懸掛砂桶的重力mg,不必滿足M≫m這樣的條件.
(2)向小車內添加或去掉部分砂子,是改變系統的總質量M+m,而系統的合外力仍等於所懸掛砂桶的重力mg,保*了合外力不變.所以用圖象法處理數據時,以加速度a為縱軸,應該以M+m倒數為橫軸.
*:(1)① ②合理 ③否,因為實驗的研究對象是整個系統,系統受到的合外力就等於mg
(2)M+m
知識點:牛頓第二定律
題型:實驗,探究題