问题标题:
【如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为】
问题描述:
如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.
(1)验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比:从盒子中取出一些沙子,装入沙桶中,称量并记录沙桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出.多次改变合外力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度.本次实验中,桶内的沙子取自小车中,故系统的总质量不变.以合外力F为横轴,以加速度a为纵轴,画出a-F图象,图象是一条过原点的直线.
①你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理?
答:___(选填“合理”或“不合理”).
②本次实验中,是否应该满足M≫m这样的条件?
答:___(选填“是”或“否”);
(2)验证在合外力不变的情况下,加速度与质量成反比:保持桶内沙子质量m不变,在盒子内添加或去掉一些沙子,验证加速度与质量的关系.本次实验中,桶内的沙子总质量不变,故系统所受的合外力不变.用图象法处理数据时,以加速度a为纵轴,应该以___的倒数为横轴.
江小华回答:
(1)把沙桶的总重力,当作合外力F是合理的.
(2)因为实验的研究对象是整个系统,系统受到的合外力就等于mg,所以不需要满足满足悬挂的沙桶总质量一定要远远小于小车(包括盛沙的盒及盒 内的砂)的总质量.
(3)向小车内添加或去掉部分沙子,是改变系统的总质量M+m,而系统的合外力仍等于所悬挂沙桶的重力mg,保证了合外力不变.所以用图象法处理数据时,以加速度a为纵轴,应该以M+m倒数为横轴,即小车质量、盒子及盒内沙子与悬挂的沙桶(包括桶与桶内的沙)质量之和.
故本题答案为:(1)合理;(2)否;(3)小车质量、盒子及盒内沙子与悬挂的沙桶(包括桶与桶内的沙)质量之和.
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