Question

（1）如图1的装置中，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，两轨道上分别装有电磁铁C、D；调节电磁C、D的高度，使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v₀相等．将小铁球P、Q分别吸到电磁铁上，然后切断电源，使两小铁球以相同的初速度从轨道M、N下端口射出，实验结果是两小球同时到达E处，发生碰撞．现在多次增加或减小轨道M口离水平面BE的高度（即只改变P球到达水平面速度的竖直分量大小），再进行实验的结果是：
①______，试分析回答该实验现象说明了：②______，③______．
（2）某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验．图（a）为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得．
①图（b）为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz．根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为______ m/s，小车的加速度大小为______m/s²．（结果均保留二位有效数字）
②在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学都按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象（如下图所示）．请继续帮助该同学作出坐标系中的图象．
③在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图（c），该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．答：______．

Answer 1

解：平抛运动水平方向做匀速直线运动，根据实验可知，P球从M点平抛，而Q球从N点在水平面上匀速运动，二者运动轨迹虽然不同，但是水平方向的运动规律相同，因此P球会砸中Q球；仅仅改变弧形轨道M的高度，只是影响P球在空中运动时间，但是P、Q两球在水平方向上的运动规律是相同的，因此实验现象相同，应这个实验说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动．
故答案为：①总是发生碰撞，②P水平方向的分运动是匀速直线运动，③各分运动具有独立性．
（2）①根据中点时刻的速度等于平均速度得：
=1.6m/s
由△x=at²得：
a=m/s²．
②用平滑的直线连接已经描好的点，让尽量多的点分布在直线两侧，图象如图所示；
③由图象可知：当F不为零时，加速度仍然为零，说明实验前未平衡摩擦力
故答案为：（1）①总是发生碰撞；
②P水平方向的分运动是匀速直线运动；
③各分运动具有独立性；
（2）①1.6；3.2；
②如图；
③实验前未平衡摩擦力．
分析：（1）实验同时让P球做平抛运动，Q球做匀速运动．若两小球相碰，则说明平抛运动水平方向是匀速运动．
（2）①根据中点时刻的速度等于平均速度去求B点速度，运用匀变速直线运动的公式△x=at²去求解加速度．
②用平滑的直线连接已经描好的点，让尽量多的点分布在直线两侧；
③根据图象与坐标轴交点的含义分析．
点评：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．对打点计时器的应用及打出的纸带的处理方法的考查，有利于学生基本知识的掌握，同时也考查了学生对实验数据的处理方法，及试验条件的掌握，平衡摩擦力的方法．