圖1為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖.圖中打點計時器的電源為50Hz的交流電源,打點的時間間隔用△t表示.在小車質量M未知的情況下,某同學設計了一種方法用來研究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質量間的關系”.
(1)完成下列實驗步驟中的填空:
①平衡小車所受的阻力:撤去砂和砂桶,調整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點計時器打出一系列
間隔均勻
間隔均勻
的點.
②按住小車,在左端掛上適當質量的砂和砂桶,在小車中放入砝碼.
③打開打點計時器電源,釋放小車,獲得帶有點跡的紙帶,在紙帶上標出小車中砝碼的質量m.
④按住小車,改變小車中砝碼的質量,重復步驟③.
⑤在每條紙帶上清晰的部分,每5個間隔標注一個計數點.測量相鄰計數點的間距s
1,s
2,….求出與不同m相對應的加速度a.
⑥以砝碼的質量m為橫坐標,
為縱坐標,在坐標紙上做出
-m關系圖線.若加速度與小車和砝碼的總質量成反比,則
與m應成
線性
線性
關系(填“線性”或“非線性”).
(2)完成下列填空:
①本實驗中,為了保證在改變小車中砝碼的質量時,小車所受的拉力近似不變,懸掛砂和砂桶的總質量應滿足的條件是
遠小于小車和砝碼的總質量
遠小于小車和砝碼的總質量
.
②如圖2所示是該同學在某次實驗中利用打點計時器打出的一條紙帶,A、B、C、D是該同學在紙帶上選取的連續(xù)四個計數點.該同學用刻度尺測出AC間的距離為S
Ⅰ,測出BD間的距離為S
Ⅱ.a可用S
Ⅰ、S
Ⅱ和△t(打點的時間間隔)表示為a=
.
③圖3為所得實驗圖線的示意圖.設圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓定律成立,則小車受到的拉力為
,小車的質量為
.