Question

圖甲為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖．沙和沙桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M．實驗中用沙和沙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______
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，使小車在沙和沙桶的牽引下運動，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(dāng)?shù)母叨龋�讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去沙和沙桶，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(dāng)?shù)母叨�，撤去紙帶以及沙和沙桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運動
（2）實驗中要進行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是______
A．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（3）圖乙是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出．量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為：s_AB=4.22cm、s_BC=4.65cm、s_CD=5.08cm、s_DE=5.49cm、s_EF=5.91cm、s_FG=6.34cm．已知打點計時器的工作頻率為50Hz，則a=______m/s²．

Answer 1

【答案】分析：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
該實驗采用的是控制變量法研究，其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測量很重要．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
解答：解：（1）將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛沙和沙桶的情況下使小車恰好做勻速運動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．要判斷是否是勻速運動，我們可以從打出的紙帶相鄰的點的間距來判斷小車是否做勻速運動，故選B．
（2）當(dāng)m＜＜M時，即當(dāng)沙和沙桶的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于沙和沙桶的總重力．故選C．
（3）相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，相鄰的計數(shù)點時間間隔為0.1s
利用勻變速直線運動的推論△x=at²，
s_DE-s_AB=3a₁T²
s_EF-s_BC=3a₂T²
s_FG-s_CD=3a₃T²
a==0.42m/s²．
故答案為：（1）B   （2）C   （3）0.42
點評：實驗問題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決．實驗中的第2題考查的是力學(xué)問題，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，會導(dǎo)致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力減小等現(xiàn)象，這些我們都要從學(xué)過的力學(xué)知識中解決．
紙帶的處理是運用勻變速直線運動的兩個推論去完成的．