Question

1．某物理課外小組利用圖甲中的裝置探究物體加速度與其所受合力之間的關(guān)系．置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪：輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放在木板上的小車相連，另一端可懸掛鉤碼．實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.01kg．重力加速度g=10m/s²．實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）將5個(gè)鉤碼全部放入小車中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物快，使小車（和鉤碼）可以在木板上勻速下滑．
（2）將n（依次取n=1，2，3，4，5）個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N-n個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行．釋放小車，同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移x，繪制x-t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a．
（3）對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表．

n	1	2	3	4	5
a/（m•S-2）	0.45	0.91	1.36	1.82	2.27

（4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖乙中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a-n圖象．從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受的合力成正比．
（5）利用a-n圖象求得小車（空載）的質(zhì)量為0.17kg（保留兩位有效數(shù)字）．
（6）若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟（1），下列說(shuō)法正確的是B（填正確選項(xiàng)的標(biāo)號(hào)）．
A．a(chǎn)-n圖線不再是直線
B．a(chǎn)-n圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn)
C．a(chǎn)-n圖線仍是直線，且該直線的斜率不變．

Answer 1

分析 （4）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象．
（5）找出圖象上的點(diǎn)，根據(jù)圖象的性質(zhì)以及牛頓第二定律列式，即可求出小車的質(zhì)量．
（6）對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行分析，明確摩擦力帶來(lái)的影響；根據(jù)牛頓第二定律可明確圖象的變化情況．

解答 解：（4）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象如圖所示：


（5）由牛頓第二定律得：nm₀g=（m+5m₀）a，解得：a=$\frac{{m}_{0}g}{m+5{m}_{0}}$n，
由圖示圖象可知，圖象斜率：k=$\frac{{m}_{0}g}{m+5{m}_{0}}$=$\frac{2.25}{5}$=0.45，解得：m≈0.17kg；
（6）木板水平，則物體將受到木板的摩擦力；則有：
nm₀g-μ[m+（5-n）m₀g]=（m+5m₀）a；
a=$\frac{n{m}_{0}g}{m+5{m}_{0}}$-$\frac{μ[mg+（5-n）{m}_{0}g]}{m+5{m}_{0}}$=$\frac{{m}_{0}g+μ{m}_{0}g}{m+5{m}_{0}}$n-$\frac{μmg}{m+5{m}_{0}}$，
由此可知，圖象仍為直線，但不再過(guò)原點(diǎn)并且斜率增大，故B正確，AC錯(cuò)誤，故選：B；
故答案為：（4）圖象如圖所示；（5）0.17；（6）B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)，要求能明確實(shí)驗(yàn)原理，認(rèn)真分析各步驟，從而明確實(shí)驗(yàn)方法；同時(shí)注意掌握?qǐng)D象的性質(zhì)，能根據(jù)圖象進(jìn)行分析，明確對(duì)應(yīng)規(guī)律的正確應(yīng)用．