Question

3．某小組“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1，長(zhǎng)木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與小桶連接．

（1）該小組研究滑塊的加速度和拉力關(guān)系時(shí)，如果直接用圖1的實(shí)驗(yàn)裝置，得到的圖象將會(huì)是圖2中的B
為了取得更好的實(shí)驗(yàn)效果，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，使滑塊在不掛（填“掛”或“不掛”）小盤和砝碼的情況下，能沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）圖3是給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：1、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=0.5m/s² （保留一位有效數(shù)字）
 
（3）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，保持鉤碼和小桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別測(cè)得小車的加速度a與對(duì)應(yīng)的質(zhì)量m數(shù)據(jù)如下表：

次數(shù)	1	2	3	4	5
小車的加速度a/（m•s-2）	1.25	1.00	0.80	0.50	0.40
小車的質(zhì)量m/kg	0.400	0.500	0.625	1.000	1.250
小車質(zhì)量倒數(shù)m-1/kg-1	2.50	2.00	1.60	1.00	0.80

利用上表數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙中選擇合適物理量，為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系，作出直觀反映a與m關(guān)系的圖象．
（4）由圖象可求出，該小車受到的拉力F為0.5 N．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，如果不平衡摩擦力，當(dāng)有較小拉力時(shí)，物體仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)，即加速度為零．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�
（3）根據(jù)描點(diǎn)法作出a-$\frac{1}{m}$圖象；
（4）圖象的斜率等于物體受到的拉力F，根據(jù)圖象求出斜率即可．

解答 解：（1）該實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，如果不平衡摩擦力，當(dāng)有較小拉力時(shí)，物體仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)，即加速度為零．
所以得到的圖象在橫軸有截距，
故選：B．
平衡摩擦力的方法是將長(zhǎng)木板遠(yuǎn)離滑輪的一端墊高；使小車在不掛鉤碼的情況下做勻速直線運(yùn)動(dòng)；此時(shí)即已平衡好了摩擦力，
（2）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)紙帶可知，△x=0.024-0.019=0.005m
則加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.005}{0.01}=0.5m/{s}^{2}$
（3）根據(jù)牛頓第二定律可知，物體的加速度與質(zhì)量成反比，故作a-$\frac{1}{m}$圖線，如圖所示，
a-$\frac{1}{m}$圖象的斜率等于物體受到的拉力F，根據(jù)圖象得：F=k=$\frac{1.0}{2.0}=0.5$N
故答案為：（1）B；不掛；（2）0.5；（3）如圖所示；（4）0.5．

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)，尤其是理解平衡摩擦力的操作和要求的含義．要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．