Question

15．先要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運(yùn)動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律．給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面 （如圖所示）、小車、計時器一個、米尺．
（1）填入適當(dāng)?shù)墓�式或文字，完善以下�?shí)驗(yàn)步驟（不考慮摩擦力的影響）：
①讓小車自斜面上方一固定點(diǎn)A₁從靜止開始下滑至斜面底端A₂，記下所用的時間t；
②用米尺測量A₁與A₂之間的距離s，則小車的加速度a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$；
③用米尺測量A₁相對于A₂的高度h．設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力F=$\frac{mgh}{s}$；
④改變斜面的高度h，重復(fù)上述測量；
⑤以h為橫坐標(biāo)，$\frac{1}{{t}^{2}}$為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖．如能得到一條過原點(diǎn)的直線，則可以驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運(yùn)動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律． 
（2）在探究如何消除上述實(shí)驗(yàn)中摩擦阻力影響的過程中，某同學(xué)設(shè)計的方案是：
①調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑，測量此時A₁點(diǎn)相對于斜面底端A₂的高度h₀；
②進(jìn)行（1）中的各項測量；
③計算與作圖時用（h-h₀）代替h．
對此方案有以下幾種評論意見，其中合理的意見是C．
A．方案正確可行
B．方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運(yùn)動
C．方案的理論依據(jù)有問題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）小車做的是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，根據(jù)運(yùn)動規(guī)律：s=$\frac{1}{2}$at²可求出加速度a．小車所受的合外力是重力沿斜面的分力，大小為：mgsinθ，θ為斜面的夾角，求出sinθ，即可求出合外力F．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)原理分析答題．

解答 解：（1）②小車做的是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，根據(jù)運(yùn)動規(guī)律：s=$\frac{1}{2}$at²，解得：a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$；
③小車所受的合外力是重力沿斜面的分力，大小為：mgsinθ，θ為斜面的夾角，sinθ=$\frac{h}{s}$，所以合力為：F=mgsinθ=$\frac{mgh}{s}$．
④改變斜面的高度h，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)．
（2）當(dāng)改變斜面的傾角，小車所受摩擦力會發(fā)生改變，故選C．
故答案為：（1）②$\frac{2s}{{t}^{2}}$；③$\frac{mgh}{s}$；④斜面的高度h；（2）C．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)方案評價，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的前提與關(guān)鍵；實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量是直接測量還是間接測量．通過物理規(guī)律可以把變量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便更好研究和測量．