一、要驗證牛頓第二運動定律，可利用如圖11所示之水平桌面上的滑車裝置。設滑車本身的質量為M，每一帶有掛勾的槽碼（砝碼）質量均為m，重力加速度為g，而細繩質量可以忽略不計，細繩與定滑輪間、滑車與桌面間的摩擦力經特別處理而均可忽略。滑車移動過程中，滑車與滑車上的槽碼之間無相對運動。實驗時滑車的加速度可利用打點計時器來測量。
1. 當滑車上靜置5個槽碼而細繩下端懸掛1個槽碼時（如圖11），求滑車的加速度。（3分）
2. 某生欲驗證「受力不變下，物體的加速度與其質量成反比」。在實驗過程中該生讓繩下端只懸掛1個槽碼不變，而僅變動滑車上槽碼的個數，每次從滑車上移開1個槽碼，使系統總質量分別為Mt = M + 6m、M + 5m、M + 4m、M + 3m、M + 2m、M + m，測得對應的加速度a。其數據如表一所示：
表一
請利用表一中的數據在答案卷作圖區畫出適當的圖線，並簡要說明所作之圖線可以明確驗證物體的加速度a與質量Mt成反比。（5分）
3. 利用圖11的裝置欲進行實驗以驗證「在質量不變下，物體所受的作用力F與其加速度a成正比」，其主要步驟如下，試完成空格內的內容。（2分）
(A) 測量不同作用力F與其對應的加速度a。
(B) 作F對a的數據圖線，圖線應為通過原點的直線。
參考解析
第一題
方法一
方法二
第二小題
方法一
方法二
方法三
第三小題
將滑車上的槽碼一次一個的移至滑輪細繩下端懸掛著，使系統總質量始終維持定值(M+6m)， 使滑車上的槽碼依次減少(分別為 4m、3m、2m、1m、0m) ，而對應作用力 F 依次增大(分別為 2mg、3 mg、4 mg、5 mg、6 mg)。
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