Question

10．如图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图．盘和重物的总质量为m，小车和砝码的总质量为M．实验中用盘和重物总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．

①实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端定滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是B（填写所选选项的序号）．
A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在盘和重物的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动．
B．将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去盘和重物，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动．
C．将长木板的右端垫起适当的高度，撤去纸带以及盘和重物，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动．
②实验中要进行质量m和M的选取，实验小组的成员经过讨论选择以下的C组，请文字简述选择的理由：C
A．M=20g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
③如图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，量出相邻的计数点之间的距离分别为x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆．已知相邻的计数点之间的时间间隔为T，关于小车的加速度a的计算方法，产生误差较小的算法是D．

A．$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{{T}^{2}}$        
B．$\frac{（{x}_{2}-{x}_{1}）+（{x}_{3}-{x}_{2}）+（{x}_{4}-{x}_{3}）+（{x}_{5}-{x}_{4}）+（{x}_{6}-{x}_{1}）}{5{T}^{2}}$
C．$\frac{{x}_{6}-{x}_{1}}{5{T}^{2}}$         
D．$\frac{（{x}_{6}-{x}_{3}）+（{x}_{5}-{x}_{2}）+（{x}_{4}-{x}_{1}）}{9{T}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应平衡摩擦力；
（2）当沙和沙桶总质量远远小于小车和砝码的总质量，即m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于沙和沙桶的重力；
（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小

解答 解：（1）要使小车受到的合力等于细线的拉力，实验前应平衡摩擦力，具体做法是：将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动，故选B．
（2）当m＜＜M时，即当盘和重物的总质量m远远小于小车和砝码的总质量M时，绳子的拉力近似等于盘和重物的总重力，由题意可知，最合理的一组m与M值是C．
（3）应用△x=aT²求加速度时，为减小测量误差，△x常采用不相邻点间的位移差，并且采用逐差法，由各选项可知，误差最小的算法是D．故选：D．
故答案为：（1）B；（2）C；（3）D．

点评 本题考查验证牛顿第二定律的实验，要注意明确实验原理，掌握应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力．