Question

下面是探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)的有關(guān)問(wèn)題
（1）實(shí)驗(yàn)應(yīng)該按一定步驟進(jìn)行，以下5個(gè)步驟合理的順序是

 

．
A．用天平測(cè)出小車(chē)和重物的質(zhì)量
B．平衡摩擦力，使小車(chē)近似做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
C．保持小車(chē)質(zhì)量不變，改變重物的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次．
D．掛上重物，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，放開(kāi)小車(chē)，在紙帶上打下一系列的點(diǎn)．
E．根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，畫(huà)出α-F的圖線(xiàn)．
（2）某次實(shí)驗(yàn)描出的α-F的圖線(xiàn)如圖1所示，對(duì)該次實(shí)驗(yàn)分析正確的是

 

A．平衡摩擦力木板傾角過(guò)大，重物質(zhì)量與小車(chē)質(zhì)量相差較大
B．平衡摩擦力木板傾角過(guò)小，重物質(zhì)量與小車(chē)質(zhì)量相差較小
C．平衡摩擦力木板傾角過(guò)大，重物質(zhì)量與小車(chē)質(zhì)量相差較小
D．平衡摩擦力木板傾角過(guò)小，重物質(zhì)量與小車(chē)質(zhì)量相差較大
（3）如圖2為用刻度尺測(cè)量某一紙帶的情況，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫(huà)出，電源頻率為50Hz．由圖可求得加速度的大小a=

 

m/s²（保留3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，為了使小車(chē)受到合外力等于小砂桶和砂的總重量，通常采用如下兩個(gè)措施：①平衡摩擦力：將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到小車(chē)在無(wú)拉力的作用下帶動(dòng)紙帶與小車(chē)一起做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；②調(diào)整砂的多少，使砂和小砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量M．根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)位移之差是一恒量，△x=aT²，求出加速度．

解答：解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理要讓重物的重力等于小車(chē)所受的合外力，故要先對(duì)小車(chē)平衡摩擦力-----B，
然后畫(huà)a-F 和 a-

1

M

的圖線(xiàn)時(shí)要知道合外力F的值，即重物的重力，和小車(chē)的質(zhì)量，故要測(cè)量出小車(chē)和重物的質(zhì)量-----A，
之后利用紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量出小車(chē)的加速度a的值，用控制變量法，分別多測(cè)幾組數(shù)據(jù)-----DC，
根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，畫(huà)出α-F的圖線(xiàn)-----E．
故順序?yàn)椋築ADCE．
（2）由圖象可知：圖線(xiàn)不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，F(xiàn)不為零時(shí)，加速度仍為零，知沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，即平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)�。�
沙和沙桶質(zhì)量過(guò)大，不能遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量，小車(chē)加速度與力不成正比，a-F圖象不是直線(xiàn)，a-F圖象向下彎曲．
即平衡摩擦力木板傾角過(guò)小，重物質(zhì)量與小車(chē)質(zhì)量相差較�。�即B正確、ACD錯(cuò)誤．
故選：B
（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)電源的頻率為50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一次點(diǎn)．
因?yàn)槊肯噜弮捎?jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s
勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù)即△x=aT²，則有：
a=

xCD-xAC

4T2

=

0.49-0.1750-0.1750

4×0.01

m/s2=3.5m/s²．
故答案為：（1）BADCE；（2）B；（3）3.5m/s²．

點(diǎn)評(píng)：解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．