Question

5．在做驗證牛頓第二定律的實驗時，某學生將實驗裝置如圖甲安裝，準備接通電源后開始做實驗．

①打點計時器是一種計時工具，應該接交流（填交流或直流）電源．
②圖中砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M．實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的大�。疄榱耸辜毦�對小車的拉力等于小車所受的合外力，接下來還需要進行的一項操作是：B
A．將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動．
B．將長木板的一端墊起適當?shù)母叨�，讓小車連著穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推一下小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動．
C．將長木板的一端墊起適當?shù)母叨龋�撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推一下小車，觀察判斷小車是否做勻速運動．
D．當改變小車的質(zhì)量時，需要重新平衡摩擦力
③實驗中要進行質(zhì)量m和M的選取，才能認為繩子的拉力約等于mg，以下最合理的一組是D
A．M=100g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g
B．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
C．M=200g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g
D．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
④圖乙是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為5個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，則計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s．量出AB間的距離S₁=4.22cm、BC間的距離S₂=4.65cm、CD間的距離為S₃=5.08cm、DE間的距離為S₄=5.49cm．則打點計時器打下c點時的速度大小為：V_C=0.49m/s（結(jié)果保留2位有效數(shù)字），小車的加速度的符號表達式為：a=$\frac{{S}_{3}{+S}_{4}-{{S}_{1}-S}_{2}}{{4T}^{2}}$ （用上面的符號表示）．
⑤在驗證當小車的質(zhì)量一定時，小車的加速度與合外力F的關(guān)系時，小華所在的實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如圖丙所示的a-F圖象，圖象不過坐標軸的原點，其原因可能是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應平衡摩擦力；
當沙和沙桶總質(zhì)量遠遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，即m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于沙和沙桶的重力；
根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點的瞬時速度，根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出小車的加速度．

解答 解：①打點計時器是一種計時工具，應該接交流電源．
②為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行．接下來還需要進行的一項操作是將長木板的一端墊起適當?shù)母叨龋�讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動，即平衡摩擦力．
故選：B
③當m＜＜M時，即當沙和沙桶總質(zhì)量遠遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，繩子的拉力近似等于沙和沙桶的總重力．因此最合理的一組是C．
故選：D．
④由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
C點的瞬時速度等于BD間的平均速度，則
v_C=$\frac{0.0465+0.0508}{2×0.1}$m/s=0.49m/s．
根據(jù)△x=aT²，運用逐差法，
解得$a=\frac{{{S_3}+{S_4}-{S_1}-{S_2}}}{{4{T^2}}}$
⑤由圖象可知：圖線不通過坐標原點，F(xiàn)不為零時，加速度仍為零，知沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：
①交流．②B  ③D  ④0.1s
0，49m/s；$\frac{{S}_{3}{+S}_{4}-{{S}_{1}-S}_{2}}{{4T}^{2}}$
  ⑤沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

點評 要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學習和掌握．