Question

图11－1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__________．

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)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是__________．

A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g

B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g

C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g

D．M＝400 g，m＝20 g、40g、60 g、80 g、100 g、120 g

(3)图11－2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为：s_AB＝4.22 cm、s_BC＝4.65 cm、s_CD＝5.08 cm、s_DE＝5.49 cm、s_EF＝5.91 cm，s_FG＝6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a＝__________ m/s²(结果保留2位有效数字)．

图11－2

Answer 1

解析：(1)小车在运动过程中受到重力、支持力、纸带的拉力．木板对小车的摩擦力和细线拉力的作用．为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合力，因此应把木板的一端垫起适当的高度，以使重力、支持力、纸带的拉力和摩擦力的合力为零，即小车做匀速运动，因此在进行这一操作时，不应挂砂桶，小车应连接纸带，A、C项错误，B项正确．

(2)由于绳子的拉力不易测量，本实验中砂和砂桶的总重力来代替绳的拉力，而砂桶做加速运动，设加速度大小为a，则T＝m(g－a)，当砂桶的加速度很小时，T近似等于mg，因此实验中应控制实验条件，使砂桶的加速度很小．只有当小车的质量远大于砂和砂桶的总质量时，小车和砂桶的加速度才很小，绳的拉力才近似等于砂和砂桶的总重力，C项正确．

(3)相邻两计数点间的时间T＝0.1 s，由Δx＝aT²可得a＝，代入数据解得a＝0.42 m/s².

答案：(1)B　(2)C　(3)0.42