题目

如图11－4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，盒子内盛有砂子，砂桶的总质量(包括桶以及桶内砂子质量)记为m，小车的总质量(包括小车、盒子及盒内砂子质量)记为M. 图11－4 (1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些砂子，装入砂桶中，称量并记录砂桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带上计算得出．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，桶内的砂子取自小车中，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a­F图象，图象是一条过原点的直线． ①a­F图线斜率的物理意义是___________________________． ②你认为把砂桶的总重力mg当做合外力F是否合理？答：________.(填“合理”或“不合理”); ③本次实验中，是否应该满足M≫m这样的条件？答：________(填“是”或“否”)； 理由是________________________________________________． (2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内砂子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些砂子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的砂子总质量不变，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． 答案：解析：(1)将车内的砂子转移到桶中，就保证了M＋m不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，a＝＝，可见a­F图象斜率的物理意义是.系统的合外力就等于所悬挂砂桶的重力mg，不必满足M≫m这样的条件． (2)向小车内添加或去掉部分砂子，是改变系统的总质量M＋m，而系统的合外力仍等于所悬挂砂桶的重力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． 答案：(1)①　②合理　③否，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 (2)M＋m

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