Question

4．圖甲為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖．砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M．實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)�力的大小�?br />
（1）（單選）實驗中，為了使細(xì)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(xì)線與長木板平行．接下來還需要進(jìn)行的一項操作是B．
A．將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，給打點(diǎn)計時器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動
B．將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)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(yùn)動
C．將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋�撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動
（2）（單選）實驗中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是C．
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(diǎn)，相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出，量出相鄰的計數(shù)點(diǎn)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(diǎn)計時器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度大小a=0.42m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 1、小車下滑時受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)平衡摩擦力；
2、當(dāng)沙和沙桶總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，即m＜＜M時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于沙和沙桶的重力；
3、根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�

解答 解：（1）在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，為了使細(xì)線對小車的拉力大小等于小車所受的合外力，則需要平衡摩擦力，并使細(xì)線與長木板平行．平衡摩擦力的方法是只讓小車牽引紙帶（撤去砂及砂桶），紙帶穿過打點(diǎn)計時器，并墊高長木板不帶滑輪的一端，打點(diǎn)計時器接通電源工作．如果打出紙帶上的點(diǎn)跡分布均勻，則說明小車做勻速運(yùn)動．故選項B正確，選項A、C錯誤．
（2）在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，為使細(xì)線對小車的拉力等于砂及砂桶的總重力，則M?m，且盡可能地多做幾組．故選項C最合理．
（3）根據(jù)題意，相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T=0.1 s，
根據(jù)△s=aT²，得，
s_DE-s_AB=3a₁T²　s_EF-s_BC=3a₂T²　s_FG-s_CD=3a₃T²
所以小車的加速度
a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}+{a}_{3}}{3}$=$\frac{（{s}_{DE}+{s}_{EF}+{s}_{FG}）-（{s}_{AB}+{s}_{BC}+{s}_{CD}）}{9{T}^{2}}$=0.42 m/s²．
故答案為：（1）B；（2）C；（3）0.42．

點(diǎn)評 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握．