题目内容

18．某探究学习小组探究牛顿第二定律中，探究质量一定时物体的加速度与合外力成正比，实验装置如图．

①开始时，气垫导轨是不挂钩码置于水平桌面上的，不需要（选填“不需要”或“需要”） 垫高气垫导轨的右端以平衡滑块的摩擦力．
②为了使滑块所受的合外力约等于钩码的重力，滑块的质量远大于（选填“远大于”或“远小于”或“不需要远大于”）钩码的质量．
③图是实验时所打一条纸带（每两点间还有4个点没有画出来），图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离．打点计时器的电源频率为50Hz．该匀变速直线运动的加速度大小为a=1.93m/s2（保留3位有效数字）．

分析 （1）在该试验中，要保证滑块受到的水平方向的拉力等于钩码的重力，所以要考虑是否有摩擦力．
（2）当钩码P的总质量远小于小车及砝码总质量时，可以认为小车受到的拉力等于钩码P的重力．
（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以根据逐差法，即可求出加速度的大小．

解答 解：1．在该试验中，由于气体把滑块向上托起，滑块不受摩擦力的影响，保证了滑块受到的水平方向的拉力等于钩码的重力．故不需要平衡摩擦力．
2．根据牛顿第二定律得，整体的加速度a=$\frac{mg}{m+M}$，
则绳子的拉力T=Ma=$\frac{Mmg}{m+M}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
当M＞＞m时，认为绳子对小车的拉力大小等于钩码P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，
得：x4-x1=3a1T2
x5-x2=3a2T2
x6-x3=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=$\frac{1}{3}$（a1+a2+a3）
代入数据解得a=1.93m/s2．
故答案为：①不需要   ②远大于   ③1.93m/s2

点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含义．只要掌握了实验原理就能顺利解决此类题目，就能举一反三，所以要注意基本原理的学习．

练习册系列答案
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9．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，

（1）从下列给出的器材中选出实验中所需的，并将它们填在横线上（填编号）
A、电磁打点计时器    B、天平      C、低压交流电源      D、低压直流电源
E、细绳和纸带   F、钩码和小车      G、秒表   H、一端有滑轮的长木板  I、刻度尺
选出的器材有ACEFHI
（2）某同学按照以下步骤进行操作：
A、换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；
B、将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上低压交流电源；
C、把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小车，再接通电源；
D、断开电源，取下纸带；
E、把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上砝码；
F、把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器；
以上步骤有错误的是C理由是实验时，不能先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，应该先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车；
步骤合理的顺序是：BEFCDA（填步骤前的字母）．
（3）利用打点计时器测定直线运动的小车的速度，如图1给出了该次实验中，从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0，1，2，3，4，5 都为计数点．测得相邻两计数点间的距离分别为：s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm．在计时器打出点1，2，3，4时，小车的速度分别为：v1=0.165m/s，v2=0.214m/s，v3=0.263m/s，v4=0.3135m/s．作出v-t图象，并由图象求出小车的加速度a=0.495m/s2．
6．在右图中，a、b是等量异种点电荷连线上的两点，c、d是中垂线上的两点，O点是连线中点，则a、b、c、d、o五点相比（　　）
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C．o c d三点的电势相等D．O点场强为零
13．一个物块以初动能E滑上斜面最高处时克服重力做功0.6E，则它又滑回斜面底端时的动能为（　　）
A．0.8EB．0.6EC．0.4ED．0.2E
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A．电流表示数减小B．电压表示数减小
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