Question

4．图1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m，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）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B．
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．
（2）使小车质量远远 砝码和砝码盘的总质量大于（填“大于”或“小于”）
（3）图2为某次实验得到的纸带，实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为0.51m/s²．
（4）该同学把砝码和砝码的总重量作为小车的拉力，并依次测出了小车的加速度．然后画出了如图3所示的图象，该图象虽是一条直线，但不通过坐标原点．原因是：没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 （1）实验前应适当垫高木板右端以平衡摩擦力．
（2）当小车质量远大于砝码与砝码盘的总质量时可以近似认为小车受到的拉力等于砝码与砝码盘的总重力．
（3）应用匀变速直线运动的推论：△x=at²可以求出加速度．
（4）（4）实验前要平衡摩擦力，如果没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车受到的合力小于砝码与砝码盘的重力，a-F图象在F轴上有截距．

解答 解：（1）实验前将长木板的一端垫起适当的高度的目的是平衡摩擦力，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，即平衡摩擦力，故选B．
（2）当小车质量远大于砝码与砝码盘的总质量时，可以近似认为小车所受的拉力等于砝码与砝码盘的重力．
（3）相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，则计数点间的时间间隔：t=0.02×5=0.1s；
由匀变速直线运动的推论：△x=at²可知，加速度：a=$\frac{{x}_{4}-{x}_{1}}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.0772-0.0619}{3×0．{1}^{2}}$=0.51m/s²；
（4）由图3所示图象可知，a-F图象在F轴上有截距，即当拉力大到一定值时才产生加速度，说明小车所受合力小于砝码与砝码盘的重力，这由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的．
故答案为：（1）B；（2）大于；（3）0.51；（4）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

点评 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，只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．