Question

7．圖甲為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖，砂和砂桶的總質量為m，小車和砝碼的總質量為M，實驗中用砂和砂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B．
A．將長木板水平放置，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，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的高度，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，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的高度，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動．
（2）實驗中要進行質量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個相鄰的計數點，相鄰的兩個計數點之間還有四個點未畫出，量出相鄰的計數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50H_z，則小車的加速度大小a=0.42m/s²．（結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應平衡摩擦力；
（2）當沙和沙桶總質量遠遠小于小車和砝碼的總質量，即m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于沙和沙桶的重力；
（3）根據勻變速直線運動的推論可以求出瞬時速度與加速度．

解答 解：（1）實驗前要平衡摩擦力，平衡摩擦力時要：將長木板的一端墊起適當的高度，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，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，故B正確，故選B．
（2）當M＞＞m時，即當沙和沙桶總質量遠遠小于小車和砝碼的總質量，繩子的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，最合理的一組數據是C．
（3）相鄰的兩個計數點之間還有四個點未畫出，相鄰的計數點時間間隔為t=0.02s×5=0.1s，
利用勻變速直線運動的推論△x=at²，得：s_DE-s_AB=3a₁t²，s_EF-s_BC=3a₂t²，s_FG-s_CD=3a₃t²，
為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值得：a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）=$\frac{0.0634+0.0591+0.0549-0.0508-0.0465-0.0422}{9×0．{1}^{2}}$≈0.42m/s²；
故答案為：（1）B；（2）C；（3）0.42．

點評 要提高應用勻變速直線的規(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，實驗數據的處理都與實驗原理有關，故要加強對實驗原理的學習和掌握．