Question

19．在“驗證牛頓第二定律”實驗中，某同學(xué)使用了圖甲所示的裝置，打點計時器打點頻率為50Hz．

（1）下列做法正確的是AD（填字母代號）
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�小車的細繩與長木板保持平行
B．在平衡小車受到的滑動摩擦力時，將裝有砂的砂桶通過定滑輪拴在小車上
C．實驗時，先放開小車再接通打點計時器的電源
D．通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要再次平衡摩擦力
（2）某同學(xué)得到一條紙帶，在紙帶上取連續(xù)的六個點，如圖丙所示，自A點起，相鄰兩點間的距離分別為10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，則打E點時小車的速度0.85m/s，小車的加速度為5.0m/s²．

（3）該同學(xué)在實驗中保持小車的質(zhì)量M不變，改變砂桶與砂的總重力F，多次實驗，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，在a-F圖象中描點，如圖乙所示．現(xiàn)在請你對本實驗進行進一步研究：
①在圖乙中根據(jù)所描出的點連線．
②觀察所連a-F圖象，本實驗結(jié)果與牛頓第二定律并不一致，造成不一致的原因有：
原因一：平衡摩擦力過度
原因二：砂和砂桶的質(zhì)量沒有遠小于小車的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）探究加速度與拉力的關(guān)系實驗時，要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．小車的加速度應(yīng)根據(jù)打點計時器打出的紙帶求出；平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車．
（2）該實驗是探究加速度與力、質(zhì)量的三者關(guān)系，研究三者關(guān)系必須運用控制變量法．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
（3）根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合圖象特點即可正確解答．

解答 解：（1）A、調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�小車的細繩與長木板保持平行．故A正確；
B、在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡小車受到的滑動摩擦力時，不能將裝有砂的砂桶通過定滑輪栓在小車上．故B錯誤；
C、實驗時，應(yīng)先接通電源，再釋放小車．故C錯誤；
D、通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度．故D正確．
故選：AD．
（2）利用勻變速直線運動的推論得出：
v_E=$\frac{{x}_{DF}^{\;}}{{t}_{DF}^{\;}}$=$\frac{16mm+18mm}{2×0.02s}=850mm/s$=0.85m/s
小車的加速度為a=$\frac{△x}{{t}_{\;}^{2}}$=$\frac{12mm-10mm}{（0.02s）_{\;}^{2}}$=$5×1{0}_{\;}^{3}mm/{s}_{\;}^{2}$=5$m/{s}_{\;}^{2}$
（3）①描點、連線

②根據(jù)丙圖可知，當(dāng)沒有掛砂和砂桶時，小車產(chǎn)生了加速度，因此說明平衡摩擦力時木板傾角太大；
隨著F的增大，即砂和砂桶質(zhì)量的增大，不在滿足砂和砂桶遠小于小車的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，所以偏離直線的原因是砂和砂桶質(zhì)量m不滿足遠小于小車的質(zhì)量M．
故答案為：（1）AD    （2）0.85         5.0
（3）①見右圖           ②平衡摩擦力過度           砂和砂桶的質(zhì)量沒有遠小于小車的質(zhì)量

點評 本題考查了打點計時器應(yīng)用的注意事項及打出的紙帶的處理方法，有利于學(xué)生基本知識的掌握，同時也考查了學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的處理方法，及試驗條件的掌握，平衡摩擦力的方法．