Question

【题目】在高中物理实验中，打点计时器是很重要的实验器材。

(1)力学实验中经常用到图1所示的实验装置，完成下列哪些实验可用该实验装置_____；

A.探究加速度与物体受力、物体质量的关系

B.研究匀变速直线运动

C.验证动量守恒定律

D.验证机械能守恒定律

(2)在利用该装置的实验中，经常需要用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，让装有纸带的小车放在木板上，在____（选填“挂”或“不挂”）小桶并且计时器____（选填“打点”或“不打点”）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力的影响。下列哪些实验必须平衡摩擦力______；

A.探究加速度与物体受力、物体质量的关系 B.研究匀变速直线运动

C.验证动量守恒定律 D. 验证机械能守恒定律

(3)实验中我们常用“细线作用于小车的拉力F等于砂和桶所受的总重力mg”，这是有“条件”的。已知小车和车上砝码的总质量为M、砂和桶的质量为m，不计摩擦阻力和空气阻力，请将小车和车上砝码的加速度aM与砂和桶的加速度am的大小关系、拉力F的表达式以及该“条件”的内容填在表格相应的位置中；

aM与am的大小关系	拉力F的表达式	条件
_____	_____	_____

(4)某的同学利用上述实验装置打出纸带，从中选出一条点迹清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，以平均速度为纵坐标、t为横坐标，划出v-t图线，请根据图线判断，在打0计数点时，小车的速度___m/s；它在斜面上运动的加速度 ___m/s2。

Answer 1

【答案】ABD 不挂 打点 AD

【解析】

(1)[1]A．探究加速度与物体受力、物体质量的关系的实验，要根据纸带测出加速度和小车所受合外力等于绳子对小车的拉力，保证钩码的总质量远小于小车的质量时绳子对小车的拉力等于钩码的总重力，所以可用该实验装置，故A正确；

B．研究匀变速直线运动的实验只要根据纸带测出加速度即可，所以可用该实验装置，故B正确；

C．验证动量守恒定律时，需要知道碰撞前的总动量和碰撞后的总动量，需要两个小车，故不可用该实验装置，故C错误；

D．验证机械能守恒定律时，只要测出小车速度、钩码的总质量、小车加砝码的质量和下降高度即可，故D正确。

故选ABD。

(2)[2][3]平衡摩擦力的具体步骤：把木板垫高后，把装有纸带的小车放在木板上，在不挂小桶并且计时器打点的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力的影响。

[4]A．探究加速度与物体受力、物体质量的关系的实验，使小车所受合外力等于绳对小车的拉力，实验需要平衡摩擦力，故A正确；

B．研究匀变速直线运动的实验，不需要满足使小车所受合外力等于绳对小车的拉力，因此不需要平衡摩擦力，故B错误；

C．根据动量守恒定律的条件可知，系统的合外力为零，所以用两个小车验证动量守恒定律，需要平衡摩擦力；利用平抛运动来验证动量守恒定律不需要平衡摩擦力，故C错误；

D．验证机械能守恒定律时克服摩擦力做功，机械能减小，故应该平衡摩擦力，故D正确。

故选AD。

(3)[5][6][7]钩码和小车用线连接，故二者沿连线方向上的加速度相等，根据牛顿第二定律有

绳对小车的拉力

变形可得

由数学规律可知，在条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于钩码的总重力。

(4)[8]小车做匀加速直线运动，根据位移时间公式

推导出图象的表达式为

故图象的纵轴截距为在打0计数点时的小车的速度

[9]图象的斜率

它在斜面上运动的加速度为