Question

【題目】圖甲為“驗證牛頓第二定律”的實(shí)驗裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為，小車和砝碼的總質(zhì)量為M。實(shí)驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)�力的大小�?/span>

（1）以小車為研究對象，為了便于探究、減小誤差，應(yīng)使小車質(zhì)量M與砂桶和砂的總質(zhì)量m滿足于M________m.

（2）實(shí)驗中，為了使細(xì)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(xì)線與長木板平行。接下來還需要進(jìn)行的一項操作是_______________

A．將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，給打點(diǎn)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(yùn)動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動。

B．將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)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(yùn)動。

C．將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動。

（3）下圖是實(shí)驗中得到的一條紙帶， A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出。量出相鄰的計數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為可求得小車的加速度a=______m/s2 ，打下E點(diǎn)時小車運(yùn)動的速度為vE=_______m/s。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】 (1）遠(yuǎn)大于； （2）B； （3）0.42 ； 0.57；

【解析】(1)根據(jù)牛頓第二定律得,整體的加速度，則繩子的拉力T=Ma=，當(dāng)M>>m時，認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于砂和砂桶的重力。

(2) 將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛沙和沙桶的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力。要判斷是否是勻速運(yùn)動，我們可以從打出的紙帶相鄰的點(diǎn)的間距來判斷小車是否做勻速運(yùn)動。

故選：B.

(3)由于每相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔T=0.1s，

設(shè)A到B之間的距離為x1,以后各段分別為x2、x3、x4、x5、x6，

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小，

得：x4x1=3a1T2

x5x2=3a2T2

x6x3=3a3T2

為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值

得：a=(a1+a2+a3)/3

即小車運(yùn)動的加速度計算表達(dá)式為：a==m/s2=0.42m/s2

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上E點(diǎn)時小車的瞬時速度大小：=0.57m/s。