Question

I某同學(xué)在做利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時，小車在橡皮筋的作用下拖著紙帶由靜止運(yùn)動到木板底端，下列操作不正確的是
A．每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值
B．每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長度必要保持一致
C．放小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平
D．先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出
Ⅱ在探究平拋運(yùn)動的規(guī)律時，可以選用下列各種裝置圖，以下說法合理的是
A．選用裝置1研究平拋物體豎直分運(yùn)動，只能用眼睛看A、B兩球是否同時落地
B．選用裝置2要獲得細(xì)水柱所顯示的平拋軌跡，彎管末端B一定要水平
C．選用裝置3要獲得鋼球的平拋軌跡，每次不一定要從斜槽上同一位置由靜止釋放鋼球
D．除上述裝置外，也能用數(shù)碼照相機(jī)拍攝鋼球做平拋運(yùn)動每秒15幀的錄像獲得平拋軌跡
Ⅲ．甲乙兩個同學(xué)共同做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示．
①兩位同學(xué)用砝碼盤（連同砝碼）的重力作為小車（對象）受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力對小車運(yùn)動的影響．他們將長木板的一端適當(dāng)墊高，在不掛砝碼盤的情況下，小車能夠自由地做

 

運(yùn)動．另外，還應(yīng)滿足砝碼盤（連同砝碼）的質(zhì)量m

 

小車的質(zhì)量M（填“遠(yuǎn)小于”、“遠(yuǎn)大于”或“近似等于”）．
接下來，甲同學(xué)研究：在保持小車的質(zhì)量不變的條件下，其加速度與其受到的牽引力的關(guān)系；乙同學(xué)研究：在保持受到的牽引力不變的條件下，小車的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系．
②甲同學(xué)通過對小車所牽引紙帶的測量，就能得出小車的加速度a．下圖是某次實(shí)驗(yàn)所打出的一條紙帶，在紙帶上標(biāo)出了5個計(jì)數(shù)點(diǎn)，在相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個點(diǎn)未標(biāo)出，圖中數(shù)據(jù)的單位是cm．
實(shí)驗(yàn)中使用的電源是頻率f=50Hz的交變電流．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以算出小車的加速度a=

 

m/s²．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：在利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)選取幾條完全相同的橡皮筋，為使它們每次做的功相同，橡皮筋拉伸的長度必要保持一致．在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，為使繩子拉力為小車受到的合力，應(yīng)先平衡摩擦力；為使繩子拉力等于砝碼和砝碼盤的重力，應(yīng)滿足砝碼和砝碼盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；在求平均加速度時注意運(yùn)用“二分法”．

解答：解：I、在做利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時，小車在橡皮筋的作用下拖著紙帶由靜止運(yùn)動到木板底端過程中，由動能定理知應(yīng)探究W=

1

2

m

v

2 1

，2W=

1

2

mv

2 2

，3W=

1

2

m

v

2 3

…，故不需要算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值，但每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長度必要保持一致，所以A正確B錯誤；若使橡皮筋對小車做的功為總功，則橡皮筋拉力應(yīng)為合力，故應(yīng)將遠(yuǎn)離滑輪的一端墊高以平衡摩擦力，所以C錯誤；開始實(shí)驗(yàn)時為使第一個計(jì)時點(diǎn)速度是零，應(yīng)先接通電源再讓小車在橡皮筋的作用下彈出，故D正確．
本題要求選錯誤的，故選AC．
Ⅱ、在探究平拋運(yùn)動的規(guī)律時，選用裝置1研究平拋物體豎直分運(yùn)動時，由于視覺暫留原因不能用眼睛看A、B兩球是否同時落地，應(yīng)通過耳朵聽是否同時落地，故A錯誤；
選用裝置2要獲得細(xì)水柱所顯示的平拋軌跡，彎管末端B一定要水平，B正確；
選用裝置3要獲得鋼球的平拋軌跡，每次一定要從斜槽上同一位置由靜止釋放鋼球，這樣小球離開斜槽末端時速度才能相同，故C錯誤；
 除上述裝置外，也能用數(shù)碼照相機(jī)拍攝鋼球做平拋運(yùn)動每秒15幀的錄像獲得平拋軌跡，故D正確． 
故選BD．
Ⅲ、①“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，為使繩子拉力為小車受到的合力，應(yīng)先平衡摩擦力，方法是將長木板的一端適當(dāng)墊高，在不掛砝碼盤的情況下，小車能夠自由地做勻速直線運(yùn)動，另外為使繩子拉力等于砝碼盤（連同砝碼）的質(zhì)量，必須滿足滿足砝碼盤（連同砝碼）的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M的條件．
②由△x=a

t

2

得，將計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4分成0到2和2到4兩部分，其中t=2×（5×0.02s）=0.2s，△x=（17.47-8.05）-8.05=1.37

×10

-2

m，代入上式解得a=0.343m/

s

2

．
故答案為ⅠAC，ⅡBD，Ⅲ①勻速直線運(yùn)動，遠(yuǎn)小于，②0.343

點(diǎn)評：明確實(shí)驗(yàn)原理是解決有關(guān)實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵．在驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中，注意以下幾點(diǎn)：（1）平衡摩擦力，這樣繩子拉力才為合力；（2）滿足砝碼（連同砝碼盤）質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這樣繩子拉力才近似等于砝碼（連同砝碼盤）的重力；（3）用“二分法”求出小車的加速度．