Question

【题目】图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为，小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。

（1）以小车为研究对象，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砂桶和砂的总质量m满足于M________m.

（2）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_______________

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，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，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。

C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动。

（3）下图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，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为可求得小车的加速度a=______m/s2 ，打下E点时小车运动的速度为vE=_______m/s。（结果保留2位有效数字）

Answer 1

【答案】 (1）远大于； （2）B； （3）0.42 ； 0.57；

【解析】(1)根据牛顿第二定律得,整体的加速度，则绳子的拉力T=Ma=，当M>>m时，认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力。

(2) 将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂沙和沙桶的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力。要判断是否是匀速运动，我们可以从打出的纸带相邻的点的间距来判断小车是否做匀速运动。

故选：B.

(3)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，

设A到B之间的距离为x1,以后各段分别为x2、x3、x4、x5、x6，

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，

得：x4x1=3a1T2

x5x2=3a2T2

x6x3=3a3T2

为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值

得：a=(a1+a2+a3)/3

即小车运动的加速度计算表达式为：a==m/s2=0.42m/s2

根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上E点时小车的瞬时速度大小：=0.57m/s。