Question

實驗室給同學們提供了如下實驗器材：滑輪小車、小木塊、長木板、秒表、砝碼、彈簧秤、直尺，要求同學們用它們來粗略驗證牛頓第二定律．
（1）實驗中因涉及的物理量較多，須采用控制變量的方法來完成該實驗，即：先保持

 

不變，驗證物體

 

越小加速度越大；再保持

 

不變，驗證物體

 

越大，加速度越大．
（2）某同學的做法是：將長木板的一端放在小木塊上構成一斜面，用小木塊改變斜面的傾角，保持滑輪小車的質量不變，讓小車沿不同傾角的斜面由頂端無初速釋放，用秒表記錄小車滑到斜面底端的時間．試回答下列問題：
①改變斜面傾角的目的是：

 

；
②用秒表記錄小車下滑相同距離（從斜面頂端到底端）所花的時間，而不是記錄下滑相同時間所對應的下滑距離，這樣做的好處是：

 

．
（3）如果要較準確地驗證牛頓第二定律，則需利用打點計時器來記錄滑輪小車的運動情況．某同學得到一條用打點計時器打下的紙帶，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7個記數點（圖中每相鄰兩個記數點間還有4個打點計時器打下的點未畫出），打點計時器接的是50Hz的低壓交流電源．他將一把毫米刻度尺放在紙上，其零刻度和記數點O對齊．

①（3分）下表是某同學從刻度尺上直接讀取數據的記錄表，其中最后兩欄他未完成，請你幫他完成．

線段	OA	…	…	…
數據（cm）	…	…	…	…

②由以上數據可計算出打點計時器在打A．B．C．D．E各點時物體的瞬時速度，其中打E點時的速度v_E是

 

m/s（取三位有效數字）．
③如某同學已求得A、B、C、D四點的瞬時速度分別為0.076m/s、0.119m/s、0.162m/s、0.204m/s．試根據以上數據和你求得的E點速度在下面所給的坐標中，作出v-t圖象．要求標明坐標及其單位，坐標的標度值（即以多少小格為一個單位）大小要取得合適，使作圖和讀數方便，并盡量充分利用坐標紙．從圖象中求得物體的加速度a=

 

m/s²（取兩位有效數字）．

Answer 1

分析：驗證牛頓第二定律實驗需要應用控制變量法，改變木板的傾角可以改變小車受到的合力；用秒表記錄小車在相同位移內的運動時間便于實驗操作；做勻變速運動的物體在某段時間內的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度；根據v-t圖象的斜率求出小車的加速度．

解答：解：（1）實驗中因涉及的物理量較多，必須采用控制變量法來完成該實驗．
實驗中因涉及的物理量較多，須采用控制變量的方法來完成該實驗，即：先保持合外力不變，驗證物體質量越小加速度越大；再保持質量不變，驗證物體所受合外力越大，加速度越大．
（2）①改變斜面傾角可以改變小車所受到的合外力．
②用停表記錄小車下滑相同距離（從斜面頂端到底端）所經歷的時間，便于實驗操作，較難記錄下滑相同時間所對應的下滑距離
（3））①表一

線段	OA	…	…	…	OE	OF
數據（cm）	…	…	…	…	7.00	9.40

表二

線段	OA	…	…	…	DE	EF
數據（cm）	…	…	…	…	2.25	2.40

②計數點間的時間間隔t=0.02s×5=0.1s；打E點時的速度v_E=

XDF

2t

=0.230m/s，
③作出v-t圖象．


根據圖象的斜率得出小車的加速度a=

△v

△t

=0.42m/s²；
故答案為：（1）合外力，質量；質量，所受合外力．
（2）①改變小車所受的合外力；②記錄更準確）
（3）①表一

線段	OA	…	…	…	OE	OF
數據（cm）	…	…	…	…	7.00	9.40

表二

線段	OA	…	…	…	DE	EF
數據（cm）	…	…	…	…	2.25	2.40

②0.230
③如圖，0.42

點評：本題考查對刻度尺的規范讀數以及包括圖象法在內的多種數據處理方法的掌握情況；
考查學生的實驗設計以及對已有的實驗設計的理解能力與水平以及實驗探究能力．