Question

5．在做驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某學(xué)生將實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲安裝，準(zhǔn)備接通電源后開始做實(shí)驗(yàn)．

①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)工具，應(yīng)該接交流（填交流或直流）電源．
②圖中砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M．實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車?yán)�力的大�。疄榱耸辜?xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是：B
A．將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)．
B．將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋�讓小車連著穿過打點(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，輕推一下小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)．
C．將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推一下小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)．
D．當(dāng)改變小車的質(zhì)量時(shí)，需要重新平衡摩擦力
③實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，才能認(rèn)為繩子的拉力約等于mg，以下最合理的一組是D
A．M=100g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g
B．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
C．M=200g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g
D．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
④圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為5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，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s．量出AB間的距離S₁=4.22cm、BC間的距離S₂=4.65cm、CD間的距離為S₃=5.08cm、DE間的距離為S₄=5.49cm．則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下c點(diǎn)時(shí)的速度大小為：V_C=0.49m/s（結(jié)果保留2位有效數(shù)字），小車的加速度的符號(hào)表達(dá)式為：a=$\frac{{S}_{3}{+S}_{4}-{{S}_{1}-S}_{2}}{{4T}^{2}}$ （用上面的符號(hào)表示）．
⑤在驗(yàn)證當(dāng)小車的質(zhì)量一定時(shí)，小車的加速度與合外力F的關(guān)系時(shí)，小華所在的實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖丙所示的a-F圖象，圖象不過坐標(biāo)軸的原點(diǎn)，其原因可能是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 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；
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；
根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出C點(diǎn)的瞬時(shí)速度，根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出小車的加速度．

解答 解：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)工具，應(yīng)該接交流電源．
②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)母叨龋�讓小車連著已經(jīng)穿過打點(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．
故選：B
③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：D．
④由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
C點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于BD間的平均速度，則
v_C=$\frac{0.0465+0.0508}{2×0.1}$m/s=0.49m/s．
根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法，
解得$a=\frac{{{S_3}+{S_4}-{S_1}-{S_2}}}{{4{T^2}}}$
⑤由圖象可知：圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，F(xiàn)不為零時(shí)，加速度仍為零，知沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：
①交流．②B  ③D  ④0.1s
0，49m/s；$\frac{{S}_{3}{+S}_{4}-{{S}_{1}-S}_{2}}{{4T}^{2}}$
  ⑤沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

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．