Question

實驗室給同學們提供了如下實驗器材：滑輪、小車、小木塊、長木板、停表、砝碼、彈簧測力計、直尺，要求同學們用它們來粗略驗證牛頓第二定律．
（1）實驗中因涉及的物理量較多，必須采用

控制變量

法來完成該實驗．
（2）某同學的做法是：將長木板的一端墊小木塊構(gòu)成一斜面，用小木塊改變斜面的傾角，保持滑輪小車的質(zhì)量不變，讓小車沿不同傾角的斜面由頂端無初速釋放，用停表記錄小車滑到斜面底端的時間．試回答下列問題：
①改變斜面傾角的目的是：

改變小車所受的合外力

．
②用停表記錄小車下滑相同距離（從斜面頂端到底端）所經(jīng)歷的時間，而不是記錄下滑相同時間所對應的下滑距離，這樣做的原因是

記錄更準確

．
（3）如果要較準確地驗證牛頓第二定律，則需利用打點計時器來記錄小車的運動情況．如下圖是某同學得到的一條用打點計時器打下的紙帶，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7個計數(shù)點（圖中每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個打點計時器打下的點未畫出），打點計時器接的是50Hz的低壓交流電源．他將一把毫米刻度尺放在紙上，其零刻線和計數(shù)點O對齊．

由以上數(shù)據(jù)可計算打點計時器在打A、B、C、D、E各點時物體的瞬時速度，其中打E
點時的速度是

0.230

m/s．加速度的大小是

0.233

m/s²．（取三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：驗證牛頓第二定律實驗需要應用控制變量法，改變木板的傾角可以改變小車受到的合力；用秒表記錄小車在相同位移內(nèi)的運動時間便于實驗操作；做勻變速運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度；做勻變速運動的物體在相鄰相等時間內(nèi)的位移之差等于定值，△x=at²，據(jù)此求出小車的加速度．

解答：解：（1）實驗中因涉及的物理量較多，必須采用控制變量法來完成該實驗．
（2）①改變斜面傾角可以改變小車所受到的合外力．
②用停表記錄小車下滑相同距離（從斜面頂端到底端）所經(jīng)歷的時間，便于實驗操作，較難記錄下滑相同時間所對應的下滑距離．
（3）計數(shù)點間的時間間隔t=0.02s×5=0.1s；打E點時的速度v_E=

DF

2t

=

0.0940-0.0480

2×0.1

=0.230m/s，
小車的加速度a=

EF-BC

3t2

=

0.0940-0.0720-(0.0300-0.0150)

3×0．12

≈0.233m/s²；
故答案為：（1）控制變量；（2）①改變小車所受的合外力；②記錄更準確；（3）0.230；0.233．

點評：驗證牛頓第二定律實驗應采用控制變量法，掌握勻變速直線運動的運動規(guī)律可以求出小車的瞬時速度與加速度．