Question

【題目】現(xiàn)要驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運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，完善以下實驗步驟(不考慮摩擦力的影響)：

① 讓小車自斜面上方一固定點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x，則小車的加速度a＝________.

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，則小車所受合外力F＝_______.

④ 改變________________________，重復(fù)上述測量．

⑤ 以h為橫坐標，1/t2為縱坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作圖．如能得到一條過原點的直線，則可以驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律．

(2) 在“驗證牛頓運動定律”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示，有一位同學(xué)通過實驗測量作出了圖乙中的A圖線．試

① A圖線不通過坐標原點的原因是__________________________________________；

② A圖線上部彎曲的原因是________________________________________________．

Answer 1

【答案】 ； ； 斜面傾角(或h的數(shù)值)； 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠； 未滿足鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量；

【解析】

試題（1）②小車做的是初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)運動規(guī)律：，解得：

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=，所以合力為：F=mgsinθ=．④用動能定理可解得：，所以h與成正比，所以我們需要改變h，所以需要：改變斜面的傾角或斜面高h

（2）①由圖象可知，當(dāng)小車所受拉力不為零時，加速度仍然沒有產(chǎn)生，因此該實驗的操作不當(dāng)為：沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．

②設(shè)小車與砝碼的質(zhì)量為M，小桶與砂子的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律得：

對m：mg﹣F拉=ma，對M：F拉=Ma，解得：F拉=當(dāng)mM時，繩子的拉力近似等于砂和砂桶的總重力．當(dāng)小桶與砂子的質(zhì)量為m變大后不能滿足mM的條件，故圖象彎曲，故應(yīng)填：未滿足鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量．