Question

（2012?增城市模擬）（1）如圖1的裝置中，兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發射小鐵球P、Q，兩軌道上分別裝有電磁鐵C、D；調節電磁C、D的高度，使AC=BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v₀相等．將小鐵球P、Q分別吸到電磁鐵上，然后切斷電源，使兩小鐵球以相同的初速度從軌道M、N下端口射出，實驗結果是兩小球同時到達E處，發生碰撞．現在多次增加或減小軌道M口離水平面BE的高度（即只改變P球到達水平面速度的豎直分量大�。�，再進行實驗的結果是：
①

總是發生碰撞

，試分析回答該實驗現象說明了：②

P水平方向的分運動是勻速直線運動

，③

各分運動具有獨立性

．
（2）某組同學設計了“探究加速度a與物體所受合力F及質量m的關系”實驗．圖（a）為實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有細砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認為細繩對小車拉力F等于細砂和小桶的總重量，小車運動的加速度a可用紙帶上打出的點求得．
①圖（b）為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz．根據紙帶可求出電火花計時器打B點時的速度為

1.6

 m/s，小車的加速度大小為

3.2

m/s²．（結果均保留二位有效數字）
②在“探究加速度a與質量m的關系”時，某同學都按照自己的方案將實驗數據在坐標系中進行了標注，但尚未完成圖象（如下圖所示）．請繼續幫助該同學作出坐標系中的圖象．
③在“探究加速度a與合力F的關系”時，該同學根據實驗數據作出了加速度a與合力F的圖線如圖（c），該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因．答：

實驗前未平衡摩擦力

．

Answer 1

分析：（1）實驗同時讓P球做平拋運動，Q球做勻速運動．若兩小球相碰，則說明平拋運動水平方向是勻速運動．
（2）①根據中點時刻的速度等于平均速度去求B點速度，運用勻變速直線運動的公式△x=at²去求解加速度．
②用平滑的直線連接已經描好的點，讓盡量多的點分布在直線兩側；
③根據圖象與坐標軸交點的含義分析．

解答：解：平拋運動水平方向做勻速直線運動，根據實驗可知，P球從M點平拋，而Q球從N點在水平面上勻速運動，二者運動軌跡雖然不同，但是水平方向的運動規律相同，因此P球會砸中Q球；僅僅改變弧形軌道M的高度，只是影響P球在空中運動時間，但是P、Q兩球在水平方向上的運動規律是相同的，因此實驗現象相同，應這個實驗說明平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動．
故答案為：①總是發生碰撞，②P水平方向的分運動是勻速直線運動，③各分運動具有獨立性．
（2）①根據中點時刻的速度等于平均速度得：
vB=

xAC

4T

=

0.129

0.08

m/s=1.6m/s
由△x=at²得：
a=

△x

t2

=

0.005

0.042

=3.2m/s²．
②用平滑的直線連接已經描好的點，讓盡量多的點分布在直線兩側，圖象如圖所示；
③由圖象可知：當F不為零時，加速度仍然為零，說明實驗前未平衡摩擦力
故答案為：（1）①總是發生碰撞；
②P水平方向的分運動是勻速直線運動；
③各分運動具有獨立性；
（2）①1.6；3.2；
②如圖；
③實驗前未平衡摩擦力．

點評：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項．對打點計時器的應用及打出的紙帶的處理方法的考查，有利于學生基本知識的掌握，同時也考查了學生對實驗數據的處理方法，及試驗條件的掌握，平衡摩擦力的方法．