Question

12．圖1為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖．砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M．實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的大�。�

（1）實驗中，為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行．接下來還需要進行的一項操作是B．
A．將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動．
B．將長木板的一端墊起適當?shù)母叨�，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動．
C．將長木板的一端墊起適當?shù)母叨�，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運動．
（2）使小車質(zhì)量遠遠   砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量大于（填“大于”或“小于”）
（3）右圖2為某次實驗得到的紙帶，實驗數(shù)據(jù)如圖，圖中相鄰計數(shù)點之間還有4個點未畫出，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為0.51m/s²．（保留兩位有效數(shù)字）加速度方向為向左（填向左、向右）
（4）該同學把砝碼和砝碼的總重量作為小車的拉力，并依次測出了小車的加速度．然后畫出了如圖3所示的
圖象，該圖象雖是一條直線，但不通過坐標原點．原因是：沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 （1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應平衡摩擦力；
（2）當沙和沙桶總質(zhì)量遠遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，即m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于沙和沙桶的重力；
（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)應用勻變速直線運動的推論：△x=at²可以求出加速度．
（4）實驗前要平衡摩擦力，如果沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小車受到的合力小于砝碼與砝碼盤的重力，a-F圖象在F軸上有截距．

解答 解：（1）實驗前將長木板的一端墊起適當?shù)母叨鹊哪康氖瞧胶饽Σ亮�，為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行．接下來還需要進行的一項操作是將長木板的一端墊起適當?shù)母叨�，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動，即平衡摩擦力，故選B．
（2）當小車質(zhì)量遠大于砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量時，可以近似認為小車所受的拉力等于砝碼與砝碼盤的重力．
（3）相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，則計數(shù)點間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s；
由勻變速直線運動的推論：△x=at²可知，加速度：a=$\frac{0.0772-0.0619}{3×0．{1}^{2}}$0.51m/s²；小車向左做加速運動，則加速度的方向向左；
（4）由圖3所示圖象可知，a-F圖象在F軸上有截距，即當拉力大到一定值時才產(chǎn)生加速度，說明小車所受合力小于砝碼與砝碼盤的重力，這由于沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的．
故答案為：（1）B；（2）大于；（3）0.51；向左；（4）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

點評 要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學習和掌握．