Question

16．實(shí)驗(yàn)室給同學(xué)們提供了如下實(shí)驗(yàn)器材：滑輪小車、小木塊、長木板、秒表、砝碼、彈簧秤、直尺，要求同學(xué)們用它們來粗略驗(yàn)證牛頓第二定律．

（1）實(shí)驗(yàn)中因涉及的物理量較多，須采用控制變量的方法來完成該實(shí)驗(yàn)，即：先保持合外力不變，驗(yàn)證物體質(zhì)量越小加速度越大；再保持質(zhì)量不變，驗(yàn)證物體所受合外力越大，加速度越大．
（2）某同學(xué)的做法是：將長木板的一端放在小木塊上構(gòu)成一斜面，用小木塊改變斜面的傾角，保持滑輪小車的質(zhì)量不變，讓小車沿不同傾角的斜面由頂端無初速釋放，如圖1用秒表記錄小車滑到底端的時(shí)間．試回答下列問題：
①改變斜面傾角的目的是改變小車所受的合外力；
②用秒表記錄小車下滑相同距離（從斜面頂端到底端）所花的時(shí)間，而不是記錄下滑相同時(shí)間所對(duì)應(yīng)的下滑距離，這樣做的好處是記錄更準(zhǔn)確．
（3）如果要較準(zhǔn)確地驗(yàn)證牛頓第二定律，則需利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來記錄滑輪小車的運(yùn)動(dòng)情況．某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（圖3中每相鄰兩個(gè)記數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)打點(diǎn)記時(shí)器打下的點(diǎn)未畫出），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接的是50Hz的低壓交流電源．他將一把毫米刻度尺放在紙上，其零刻度和記數(shù)點(diǎn)O對(duì)齊．
表是某同學(xué)從刻度尺上直接讀取數(shù)據(jù)的記錄表

線段	OA	OB	OC	OD	OE	OF
數(shù)據(jù)（cm）	0.54	1.53	2.92	4.76	7.00	9.40

①由以上數(shù)據(jù)可計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打A、B、C、D、E各點(diǎn)時(shí)物體的速度，如表所示．
請(qǐng)?jiān)诒碇刑畛鯡點(diǎn)的速度

各點(diǎn)速度	VA	VB	VC	VD	VE
數(shù)據(jù)（×10-2m/s）	7.70	12.0	16.2	20.4

②試根據(jù)表格中數(shù)據(jù)和你求得的E點(diǎn)速度在下面所給的坐標(biāo)中，作出v-t圖象如圖2．要求標(biāo)明坐標(biāo)及其單位，坐標(biāo)的標(biāo)度值大小要取得合適，使作圖和讀數(shù)方便，并盡量充分利用坐標(biāo)紙．從圖象中求得物體的加速度a=0.42m/s²（取兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)需要應(yīng)用控制變量法，改變木板的傾角可以改變小車受到的合力；用秒表記錄小車在相同位移內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間便于實(shí)驗(yàn)操作；做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度；根據(jù)v-t圖象的斜率求出小車的加速度．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中因涉及的物理量較多，必須采用控制變量法來完成該實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)中因涉及的物理量較多，須采用控制變量的方法來完成該實(shí)驗(yàn)，即：先保持合外力不變，驗(yàn)證物體質(zhì)量越小加速度越大；再保持質(zhì)量不變，驗(yàn)證物體所受合外力越大，加速度越大．
（2）①改變斜面傾角可以改變小車所受到的合外力．
②用停表記錄小車下滑相同距離（從斜面頂端到底端）所經(jīng)歷的時(shí)間，便于實(shí)驗(yàn)操作，較難記錄下滑相同時(shí)間所對(duì)應(yīng)的下滑距離
（3）
②計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=0.02s×5=0.1s；打E點(diǎn)時(shí)的速度v_E=$\frac{{X}_{DF}}{2t}$=0.230m/s，
③作出v-t圖象．


根據(jù)圖象的斜率得出小車的加速度a=$\frac{△v}{△t}$=0.42m/s²；
故答案為：（1）合外力，質(zhì)量；質(zhì)量，所受合外力．
（2）①改變小車所受的合外力；②記錄更準(zhǔn)確）
（3）①0.232  ②0.42

點(diǎn)評(píng) 本題考查對(duì)刻度尺的規(guī)范讀數(shù)以及包括圖象法在內(nèi)的多種數(shù)據(jù)處理方法的掌握情況；
考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及對(duì)已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理解能力與水平以及實(shí)驗(yàn)探究能力．