Question

3．某小组“验证牛顿第二定律”的实验装置如图1，长木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与小桶连接．

（1）该小组研究滑块的加速度和拉力关系时，如果直接用图1的实验装置，得到的图象将会是图2中的B
为了取得更好的实验效果，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，使滑块在不挂（填“挂”或“不挂”）小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动．
（2）图3是给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：1、2、3、4、5、6、7是计数点，相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度a=0.5m/s² （保留一位有效数字）
 
（3）在“探究加速度与质量的关系”时，保持钩码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别测得小车的加速度a与对应的质量m数据如下表：

次数	1	2	3	4	5
小车的加速度a/（m•s-2）	1.25	1.00	0.80	0.50	0.40
小车的质量m/kg	0.400	0.500	0.625	1.000	1.250
小车质量倒数m-1/kg-1	2.50	2.00	1.60	1.00	0.80

利用上表数据，在坐标纸中选择合适物理量，为坐标轴建立坐标系，作出直观反映a与m关系的图象．
（4）由图象可求出，该小车受到的拉力F为0.5 N．

Answer 1

分析 （1）该实验需要平衡摩擦力，如果不平衡摩擦力，当有较小拉力时，物体仍然处于静止状态，即加速度为零．
（2）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．
（3）根据描点法作出a-$\frac{1}{m}$图象；
（4）图象的斜率等于物体受到的拉力F，根据图象求出斜率即可．

解答 解：（1）该实验需要平衡摩擦力，如果不平衡摩擦力，当有较小拉力时，物体仍然处于静止状态，即加速度为零．
所以得到的图象在横轴有截距，
故选：B．
平衡摩擦力的方法是将长木板远离滑轮的一端垫高；使小车在不挂钩码的情况下做匀速直线运动；此时即已平衡好了摩擦力，
（2）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，
根据纸带可知，△x=0.024-0.019=0.005m
则加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.005}{0.01}=0.5m/{s}^{2}$
（3）根据牛顿第二定律可知，物体的加速度与质量成反比，故作a-$\frac{1}{m}$图线，如图所示，
a-$\frac{1}{m}$图象的斜率等于物体受到的拉力F，根据图象得：F=k=$\frac{1.0}{2.0}=0.5$N
故答案为：（1）B；不挂；（2）0.5；（3）如图所示；（4）0.5．

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的操作和要求的含义．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．