Question

【题目】用图所示的实验装置做“验证牛顿第二定律”的实验。

（1）下面列出了一些实验器材：

电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、天平（附砝码）。

除以上器材外，还需要的实验器材有_________（选填选项前的字母）。

A．秒表；B．刻度尺；C．低压直流电源；D．低压交流电源；

（2）实验时把长木板右端垫高，在不挂砂桶且计时器打点的情况下，轻推一下小车，使小车拖着纸带做匀速运动，这样做的目的是____________________。

（3）长木板右端高度调好后，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，图是打点计时器打出的一条清晰的纸带。图中标出了A、B、C三个计数点，相邻计数点之间的时间间隔为T。A、B间的距离x1，A、C间的距离x2。则实验中该小车加速度的大小a =_________（结果用上述字母表示）。

（4）某同学通过数据处理作出了如图5所示的加速度a随合力F变化的图像，从图中可以看出图线是一条经过原点的直线。由此图像可得a – F图像的表达式为_________，小车和砝码的质量约为_________kg（结果保留两位有效数字）。

（5）现要验证“物体质量一定时，加速度与合外力成正比”这一规律。实验装置如图6所示，实验操作如下：一光滑长木板AB一端搭在固定在水平面上的竖直挡板上。让小车自木板上一固定点O从静止开始下滑到B点，用计时器记下所用的时间t，用米尺测出O、B之间的距离L以及O 到地面的高度h。改变高度h，重复上述测量。请分析说明如何根据实验数据作出图像验证此规律________________。

Answer 1

【答案】BD 平衡摩擦力 a = kF ， 0.450.56 小车初速度为零，沿斜面做匀加速运动，，合外力大小，如果则，所以若以h为横坐标，为纵坐标作出的图像为过原点的一条倾斜直线，则规律得到验证。

【解析】

（1）在“探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系”的实验中，根据实验原理来选择器材，实验中用砂和砂桶的重力代替小车的合力，故要通过将长木板右端垫高来平衡摩擦力；

（3）根据匀变速直线运动的规律来求解加速度；

（4）根据图像的可知a与F成正比，根据图像的斜率来求质量；

（5）结合牛顿第二定律以及匀变速直线运动的相关规律进行求解即可；

（1）验证牛顿第二定律”的实验，处理实验数据时需要测出计数点间的距离，实验需要毫米刻度尺，电磁打点计时器需要使用低压交流电源，故选BD正确，AC错误；

（2）把木板右端垫高，在不挂砂桶且计时器打点的情况下，轻推一下小车，使小车拖着纸带做匀速运动，就意味着摩擦力抵消了，即平衡摩擦力；

（3）根据匀变速直线运动规律可知：，可以得到：；

（4）由图线可得：a与F成正比，表达式为，由数学知识可知，根据牛顿第二定律：，则，则（）均正确；

（5）小车初速度为零，沿斜面做匀加速运动，则，

小车所受的合外力是重力沿斜面的分力，则：，如果则，所以若以h为横坐标，为纵坐标作出的图像为过原点的一条倾斜直线，则规律得到验证。