Question

10．某同學把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此驗證牛頓運動定律，此外還準備了打點計時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等，組裝的實驗裝置如圖1所示．

（1）若要完成該實驗，必需的實驗器材還有哪些刻度尺；天平（帶砝碼）．
（2）實驗開始時，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行．他這樣做的目的是平衡摩擦力
（3）本實驗中直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是遠小于小車的質(zhì)量．
（4）平衡摩擦力后，多次實驗通過計算描圖得到了如圖2所示的兩個實驗圖象a、b，描述加速度與質(zhì)量關(guān)系的圖線是b，描述加速度與力的關(guān)系的圖線是a．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)該實驗的實驗原理、要求和減少誤差的角度分析，平衡摩擦力作用后，進行實驗過程中需要用刻度尺測量紙帶上點的距離，用天平測出小車的質(zhì)量，需要改變砝碼的質(zhì)量來代替小車的拉力；
（2）實驗中還需要平衡摩擦力，以使拉力等于合外力；
（3）根據(jù)牛頓第二定律可分析鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件；
（4）根據(jù)牛頓第二定律可求得加速度與質(zhì)量和力之間的關(guān)系．

解答 解：（1）、根據(jù)本實驗的實驗原理是合外力所做的功等于動能的變化量，通過研究紙帶來研究小車的速度，利用天平測量小車的質(zhì)量，利用砝碼的重力代替小車的合外力，所以需要刻度尺來測量紙帶上點的距離和用天平測得小車的質(zhì)量，即還需要刻度尺，天平（帶砝碼）．
故答案為：刻度尺；天平（帶砝碼）
（2）實驗過程中，為減少誤差，提高實驗的精確度，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行，目的是消除摩擦帶來的誤差，即平衡摩擦力后，使細繩的拉力等于小車的合力；
（3）據(jù)牛頓第二定律得，整體的加速度a=$\frac{mg}{M+\;m}$，則繩子的拉力F=Ma=$\frac{\;\;mg}{1+\frac{\;m}{M}}$，知鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時，繩子的拉力等于鉤碼的重力，所以鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是遠小于小車的質(zhì)量；
（4）由F=ma可得，加速度與質(zhì)量成反比；描述加速度與質(zhì)量關(guān)系的圖線是b；加速度與力成正比，故圖象應(yīng)為a；
故答案為：（1）刻度尺，天平；（2）平衡摩擦力；（3）遠小于小車的質(zhì)量；（4）b；a．

點評 對于實驗的掌握，要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．要提高應(yīng)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(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．