Question

利用實驗探究“當合外力大小一定時，物體運動的加速度大小與其質量成反比”．給定的器材有：傾角可以調節的長斜面（如圖所示）．小車．計時器．米尺．天平（含砝碼）．鉤碼等．在實驗過程中不考慮摩擦，重力加速度為g，請結合下列實驗步驟回答相關問題．
（1）用天平測出小車的質量為；
（2）讓小車自斜面上一固定點A₁從靜止開始下滑到斜面底端A₂，用計時器記下所用的時間為t₀；
（3）用米尺測出A₁與A₂之間的距離s；則：小車的加速度大小為a=______
（6）多次改變小車與鉤碼的總質量進行實驗，測出各次對應的m．h．t的值，以為縱坐標，為橫坐標建立坐標系，根據各組數據在坐標系中描點，如果這些點在一條過原點的直線上，則可間接說明．

Answer 1

解：（3）小車做初速度為零的勻加速直線運動，根據勻變速直線運動規律有s=at²，
所以有：a=
（4）小車在斜面上受到豎直向下的重力、垂直接觸面的支持力，這兩個力在垂直斜面方向的合力為零，所以沿斜面方向的力為mgsinα，而斜面高度為h，
根據幾何關系有sinα=，所以有小車受到的合外力為F=．
（5）根據F=，要使小車所受合外力大小一定，應該使mh為定值．
（6）a=，說明a與成正比，
以為縱坐標，為橫坐標建立坐標系，如果這些點在一條過原點的直線上，說明與成正比，
則可間接說明當合外力大小一定時，物體運動的加速度大小與其質量成反比．
故答案為：
（3）
（4）
（5）mh為定值
（6）當合外力大小一定時，物體運動的加速度大小與其質量成反比．
分析：根據勻變速直線運動規律求出小車的加速度．
對小車在斜面上受力分析，利用幾何關系表示出小車受到的合外力．
根據實驗的目的，表示出合力的表達式，根據表達式解決問題．
點評：要清楚實驗的原理，實驗中需要測量的物理量是直接測量還是間接測量．
通過物理規律可以把變量進行轉換，以便更好研究和測量．