Question

【題目】用圖所示的實驗裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗。

（1）下面列出了一些實驗器材：

電磁打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶、天平（附砝碼）。

除以上器材外，還需要的實驗器材有_________（選填選項前的字母）。

A．秒表；B．刻度尺；C．低壓直流電源；D．低壓交流電源；

（2）實驗時把長木板右端墊高，在不掛砂桶且計時器打點的情況下，輕推一下小車，使小車拖著紙帶做勻速運動，這樣做的目的是____________________。

（3）長木板右端高度調(diào)好后，接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，圖是打點計時器打出的一條清晰的紙帶。圖中標出了A、B、C三個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為T。A、B間的距離x1，A、C間的距離x2。則實驗中該小車加速度的大小a =_________（結(jié)果用上述字母表示）。

（4）某同學通過數(shù)據(jù)處理作出了如圖5所示的加速度a隨合力F變化的圖像，從圖中可以看出圖線是一條經(jīng)過原點的直線。由此圖像可得a – F圖像的表達式為_________，小車和砝碼的質(zhì)量約為_________kg（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

（5）現(xiàn)要驗證“物體質(zhì)量一定時，加速度與合外力成正比”這一規(guī)律。實驗裝置如圖6所示，實驗操作如下：一光滑長木板AB一端搭在固定在水平面上的豎直擋板上。讓小車自木板上一固定點O從靜止開始下滑到B點，用計時器記下所用的時間t，用米尺測出O、B之間的距離L以及O 到地面的高度h。改變高度h，重復(fù)上述測量。請分析說明如何根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出圖像驗證此規(guī)律________________。

Answer 1

【答案】BD 平衡摩擦力 a = kF ， 0.450.56 小車初速度為零，沿斜面做勻加速運動，，合外力大小，如果則，所以若以h為橫坐標，為縱坐標作出的圖像為過原點的一條傾斜直線，則規(guī)律得到驗證。

【解析】

（1）在“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系”的實驗中，根據(jù)實驗原理來選擇器材，實驗中用砂和砂桶的重力代替小車的合力，故要通過將長木板右端墊高來平衡摩擦力；

（3）根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律來求解加速度；

（4）根據(jù)圖像的可知a與F成正比，根據(jù)圖像的斜率來求質(zhì)量；

（5）結(jié)合牛頓第二定律以及勻變速直線運動的相關(guān)規(guī)律進行求解即可；

（1）驗證牛頓第二定律”的實驗，處理實驗數(shù)據(jù)時需要測出計數(shù)點間的距離，實驗需要毫米刻度尺，電磁打點計時器需要使用低壓交流電源，故選BD正確，AC錯誤；

（2）把木板右端墊高，在不掛砂桶且計時器打點的情況下，輕推一下小車，使小車拖著紙帶做勻速運動，就意味著摩擦力抵消了，即平衡摩擦力；

（3）根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律可知：，可以得到：；

（4）由圖線可得：a與F成正比，表達式為，由數(shù)學知識可知，根據(jù)牛頓第二定律：，則，則（）均正確；

（5）小車初速度為零，沿斜面做勻加速運動，則，

小車所受的合外力是重力沿斜面的分力，則：，如果則，所以若以h為橫坐標，為縱坐標作出的圖像為過原點的一條傾斜直線，則規(guī)律得到驗證。