Question

19．如图1所示，小车、打点计时器等器材置于高度可调节的长木板上．

（1）在验证牛顿第二定律的实验中，除打点计时器（附纸带、复写纸）、小车（其上可放置砝码）、细线、钩码（质量已知）、附滑轮的长木板、导线外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有①③⑤．（填写序号）
①电压合适的50Hz交流电源
②电压可调的直流电源
③刻度尺    ④秒表    ⑤天平
实验时通过改变钩码个数，可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；通过添加砝码，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系．
（2）在验证牛顿第二定律的实验中，若平衡摩擦力时，长木板的一端调节过高，使得倾角偏大，则所得到的a-F关系图象为C．（a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）

（3）实验中得到一条纸带（图3），在纸带上便于测量的地方选取第1个计数点，其下标明A，第6个计数点下标明B，第11个计数点下标明C，第16个计数点下标明D，第21个计数点下标明E．若测得AC长为14.56cm，CD长11.15cm，DE长为13.73cm，则小车运动的加速度大小为2.58m/s²，打C点时小车的瞬时速度大小为0.986m/s．（保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材．采用控制变量法验证牛顿第二定律．
（2）当倾角过大时，F等于零，加速度a不等于零．
（3）根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，结合速度时间公式求出C点的速度．

解答 解：（1）打点计时器使用50Hz的交流电源，打点计时器可以记录时间，所以不需要秒表．该实验需要天平测量质量，需要用刻度尺测量纸带上点迹的距离，从而求出加速度．故选：①③⑤．
实验时可以改变钩码的个数，可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；通过添加砝码，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系．
（2）若平衡摩擦力时，长木板的一端调节过高，使得倾角偏大，则F等于零时，加速度a不等于零，即纵轴有截距，故选：C．
（3）根据△x=aT²得，加速度a=$\frac{{x}_{DE}-{x}_{CD}}{{T}^{2}}=\frac{（13.73-11.15）×1{0}^{-2}}{0.01}$=2.58m/s²．
B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1456}{0.2}m/s$=0.728m/s，则C点的速度v_C=v_B+aT=0.728+2.58×0.1=0.986m/s．
故答案为：（1）①③⑤；钩码个数；添加砝码
（2）C
（3）2.58；0.986

点评 对于实验题要注意实验的原理的把握，根据原理即可分析实验的过程、仪器而数据分析；要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．
掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度．