图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为 50 Hz 的交流电源,打点的时间间隔用 $\Delta t$ 表示.在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究"在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系"。
(1)完成下列实验步骤中的填空:
① 平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列 $\_\_\_\_$的点.
② 按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码。
③ 打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量 $m$ .
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤(3).
⑤在每条纸带上清晰的部分,每 5 个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距 $s_1, s_2, \cdots$ .求出与不同 $m$ 相对应的加速度 $a$ .
⑥以砝码的质量 $m$ 为横坐标,$\frac{1}{a}$ 为纵坐标,在坐标纸上作出 $\frac{1}{a}-m$ 关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则 $\frac{1}{a}$ 与 $m$ 应成 $\_\_\_\_$关系(填 "线性"或"非线性").
(2)完成下列填空:
① 本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是
$\_\_\_\_$。
② 设纸带上三个相邻计数点的间距为 $s_1 、 s_2$ 和 $s_3 . a$ 可用 $s_1 、 s_3$ 和 $\Delta t$ 表示为 $a=$ $\_\_\_\_$ .图乙为用米尺测量某一纸带上的 $s_1 、 s_3$ 的情况,由图可读出 $s_1=$ $\_\_\_\_$ $\mathrm{mm}, s_3=$ $\_\_\_\_$ mm .由此求得加速度的大小 $a=$ $\_\_\_\_$ $\mathrm{m} / \mathrm{s}^2$ .
③ 图丙为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为 $k$ ,在纵轴上的截距为 $b$ ,若牛顿第二定律成立,则小车受到的拉力为 $\_\_\_\_$ ,小车的质量为 $\_\_\_\_$。