Question

19．圖1為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．用懸掛重物的方法為小車提供拉力，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車下滑時(shí)的加速度，通過(guò)改變重物的質(zhì)量（本實(shí)驗(yàn)用砝碼作為重物）改變對(duì)細(xì)繩的拉力，從而探究出小車在不同拉力下的加速度．

（1）實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．接下來(lái)還需要將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，關(guān)于這一項(xiàng)操作以下說(shuō)法正確的是C．
A．這樣做的目的是為了讓小車更快地下滑，因?yàn)橐粋�(gè)砝碼提供的拉力太小，不足以拉動(dòng)小車
B．這樣做是不合適的，因?yàn)樾≤噷⒃谥亓ψ饔孟孪蛳逻\(yùn)動(dòng)，從而使得小車加速運(yùn)動(dòng)的力不僅僅是細(xì)線的拉力
C．這里適當(dāng)?shù)母叨仁侵冈谶@個(gè)高度下，當(dāng)盤中不加砝碼時(shí)，小車恰好能夠勻速運(yùn)動(dòng)
D．將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)的方法是讓小車連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶、細(xì)線和砝碼盤，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)
（2）實(shí)驗(yàn)中設(shè)小車的質(zhì)量為M，砝碼的質(zhì)量為m，要使小車下滑時(shí)受到的合力大小更接近砝碼收到的重力，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2所示，是實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出．測(cè)量出相鄰的計(jì)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(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a=0.42  m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）小車下滑時(shí)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(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于沙和沙桶的重力；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：△x=at²可以求出加速度．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)前將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨鹊哪康氖瞧胶饽Σ亮Γ瑸榱耸辜?xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，讓小車連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)，即平衡摩擦力，故ABD錯(cuò)誤，C正確，故選C．
（2）當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(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，繩子的拉力近似等于沙和沙桶的總重力．因此最合理的一組是C．故選：C．
（3）相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：t=0.02×5=0.1s；
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：△x=at²可知，加速度：a=$\frac{{S}_{DE}-{S}_{AB}+{S}_{EF}-{S}_{BC}+{S}_{FG}-{S}_{CD}}{9{t}^{2}}$=$\frac{0.0549-0.0422+0.0591-0.0465+0.0634-0.0508}{9×0．{1}^{2}}$≈0.42m/s²；
故答案為：（1）C；（2）C；0.42．

點(diǎn)評(píng) 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．