Question

8．甲、乙兩位同學(xué)在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，使用了如圖A所示的實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)他們先調(diào)整墊木的位置，使小車不掛配重時(shí)能在傾斜的長(zhǎng)木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是平衡摩擦力
（2）此后，甲同學(xué)把細(xì)線系在小車上并繞過定滑輪懸掛若干配重片．在小車質(zhì)量一定的情況下，多次改變配重片數(shù)量，每改變一次就釋放一次小車，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的多條紙帶．圖B是其中一條紙帶的一部分，O、A、B、C為4個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)沒有畫出．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源上．通過對(duì)紙帶的測(cè)量，可知小車經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度大小為0.36m/s．
（3）根據(jù)多條紙帶的數(shù)據(jù)，甲同學(xué)繪制了小車加速度與小車所受拉力（測(cè)量出配重的重力作為小車所受拉力的大小）的a-F圖象，如圖C所示．由圖象可知C
A．當(dāng)小車質(zhì)量一定時(shí)，其加速度與所受合外力成反比
B．當(dāng)小車所受合外力一定時(shí)，其加速度與質(zhì)量成反比
C．小車的質(zhì)量約等于0.3kg
D．小車的質(zhì)量約等于3.3kg．

Answer 1

分析 （1）正確的a-F圖象應(yīng)該是過原點(diǎn)的直線，由于平衡摩擦力過度，因此圖象在縱軸上有截距，
（2）根據(jù)平均速度等于瞬時(shí)速度求解；
（3）明確圖象的性質(zhì)，根據(jù)圖象可求得；

解答 解：（1）為了克服摩擦力的影響，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)墊高一側(cè)，從而使重力的分力與摩擦力相互平衡；從而使小車受到的拉力為合外力；
（2）相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)沒有畫出，則T=0.1s，
${v}_{B}^{\;}=\frac{{x}_{AC}^{\;}}{2T}=\frac{0.1006-0.0286}{0.2}m/s=0.36m/s$
（3）A、圖象為-F圖象，則由圖象可知，質(zhì)量一定時(shí)，加速度與拉力成正比；故A錯(cuò)誤，
B、因圖象中無(wú)法顯示質(zhì)量，故無(wú)法確定加速度與質(zhì)量的關(guān)系；故B錯(cuò)誤；
C、由F=ma可知，圖象的斜率表示物體的質(zhì)量，則可求得物體的質(zhì)量m=$\frac{0.15}{0.5}kg$=0.3kg；故C正確，D錯(cuò)誤；
故選：C
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）0.36 m/s；（3）C

點(diǎn)評(píng) 在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，同時(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)物理知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，加強(qiáng)解決實(shí)驗(yàn)問題的能力．掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度．