Question

3．某小組“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置如圖1，長木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細線與小桶連接．

（1）該小組研究滑塊的加速度和拉力關系時，如果直接用圖1的實驗裝置，得到的圖象將會是圖2中的B
為了取得更好的實驗效果，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，使滑塊在不掛（填“掛”或“不掛”）小盤和砝碼的情況下，能沿木板做勻速直線運動．
（2）圖3是給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度a=0.5m/s² （保留一位有效數(shù)字）
 
（3）在“探究加速度與質(zhì)量的關系”時，保持鉤碼和小桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別測得小車的加速度a與對應的質(zhì)量m數(shù)據(jù)如下表：

次數(shù)	1	2	3	4	5
小車的加速度a/（m•s-2）	1.25	1.00	0.80	0.50	0.40
小車的質(zhì)量m/kg	0.400	0.500	0.625	1.000	1.250
小車質(zhì)量倒數(shù)m-1/kg-1	2.50	2.00	1.60	1.00	0.80

利用上表數(shù)據(jù)，在坐標紙中選擇合適物理量，為坐標軸建立坐標系，作出直觀反映a與m關系的圖象．
（4）由圖象可求出，該小車受到的拉力F為0.5 N．

Answer 1

分析 （1）該實驗需要平衡摩擦力，如果不平衡摩擦力，當有較小拉力時，物體仍然處于靜止狀態(tài)，即加速度為零．
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�
（3）根據(jù)描點法作出a-$\frac{1}{m}$圖象；
（4）圖象的斜率等于物體受到的拉力F，根據(jù)圖象求出斜率即可．

解答 解：（1）該實驗需要平衡摩擦力，如果不平衡摩擦力，當有較小拉力時，物體仍然處于靜止狀態(tài)，即加速度為零．
所以得到的圖象在橫軸有截距，
故選：B．
平衡摩擦力的方法是將長木板遠離滑輪的一端墊高；使小車在不掛鉤碼的情況下做勻速直線運動；此時即已平衡好了摩擦力，
（2）由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
根據(jù)紙帶可知，△x=0.024-0.019=0.005m
則加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.005}{0.01}=0.5m/{s}^{2}$
（3）根據(jù)牛頓第二定律可知，物體的加速度與質(zhì)量成反比，故作a-$\frac{1}{m}$圖線，如圖所示，
a-$\frac{1}{m}$圖象的斜率等于物體受到的拉力F，根據(jù)圖象得：F=k=$\frac{1.0}{2.0}=0.5$N
故答案為：（1）B；不掛；（2）0.5；（3）如圖所示；（4）0.5．

點評 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，尤其是理解平衡摩擦力的操作和要求的含義．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，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．