17.做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,图甲是教材中的实验方案;图乙是拓展方案,其实验操作步骤如下:
(ⅰ)挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑;
(ⅱ)取下托盘和砝码,测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,测出加速度a;
(ⅲ)改变砝码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到的关系。
①实验获得如图所示的纸带,计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出,则在打d点时小车的速度大小_____
(保留两位有效数字);
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②需要满足条件的方案是_____(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”);在作
图象时,把mg作为F值的是_____(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”)。
【答案】 (1). 0.18~0.19 (2). 甲 (3). 甲和乙
【解析】
【详解】①[1].打点计时器打点周期
由匀加速直线运动中,平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得,在打d点时小车的速度
②[2][3].在图甲的实验方案中,由托盘和砝码的重力提供拉力,让小车做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可得
则
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则绳子对小车的拉力
当时,绳子拉力近似等于托盘和砝码的重力。
故甲需要满足。
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在图乙的实验方案中,挂上托盘和砝码,小车匀速下滑,设斜面的倾斜角为
取下托盘和砝码,小车做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可得
即
故乙方案中,不需要满足。
在甲乙方案中,均用托盘和砝码的重力mg作为小车匀加速的直线运动的合力及F。