Question

I某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，小车在橡皮筋的作用下拖着纸带由静止运动到木板底端，下列操作不正确的是
A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必要保持一致
C．放小车的长木板应该尽量使其水平
D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
Ⅱ在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下说法合理的是
A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，只能用眼睛看A、B两球是否同时落地
B．选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹，弯管末端B一定要水平
C．选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球
D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动每秒15帧的录像获得平抛轨迹
Ⅲ．甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律”的实验，装置如图所示．
①两位同学用砝码盘（连同砝码）的重力作为小车（对象）受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的影响．他们将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做

 

运动．另外，还应满足砝码盘（连同砝码）的质量m

 

小车的质量M（填“远小于”、“远大于”或“近似等于”）．
接下来，甲同学研究：在保持小车的质量不变的条件下，其加速度与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系．
②甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a．下图是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm．
实验中使用的电源是频率f=50Hz的交变电流．根据以上数据，可以算出小车的加速度a=

 

m/s²．（结果保留三位有效数字）

Answer 1

分析：在利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，应选取几条完全相同的橡皮筋，为使它们每次做的功相同，橡皮筋拉伸的长度必要保持一致．在“验证牛顿第二定律”的实验中，为使绳子拉力为小车受到的合力，应先平衡摩擦力；为使绳子拉力等于砝码和砝码盘的重力，应满足砝码和砝码盘的质量远小于小车的质量；在求平均加速度时注意运用“二分法”．

解答：解：I、在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，小车在橡皮筋的作用下拖着纸带由静止运动到木板底端过程中，由动能定理知应探究W=

1

2

m

v

2 1

，2W=

1

2

mv

2 2

，3W=

1

2

m

v

2 3

…，故不需要算出橡皮筋对小车做功的具体数值，但每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必要保持一致，所以A正确B错误；若使橡皮筋对小车做的功为总功，则橡皮筋拉力应为合力，故应将远离滑轮的一端垫高以平衡摩擦力，所以C错误；开始实验时为使第一个计时点速度是零，应先接通电源再让小车在橡皮筋的作用下弹出，故D正确．
本题要求选错误的，故选AC．
Ⅱ、在探究平抛运动的规律时，选用装置1研究平抛物体竖直分运动时，由于视觉暂留原因不能用眼睛看A、B两球是否同时落地，应通过耳朵听是否同时落地，故A错误；
选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹，弯管末端B一定要水平，B正确；
选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球，这样小球离开斜槽末端时速度才能相同，故C错误；
 除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动每秒15帧的录像获得平抛轨迹，故D正确． 
故选BD．
Ⅲ、①“验证牛顿第二定律”的实验中，为使绳子拉力为小车受到的合力，应先平衡摩擦力，方法是将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做匀速直线运动，另外为使绳子拉力等于砝码盘（连同砝码）的质量，必须满足满足砝码盘（连同砝码）的质量m远小于小车的质量M的条件．
②由△x=a

t

2

得，将计数点0到4分成0到2和2到4两部分，其中t=2×（5×0.02s）=0.2s，△x=（17.47-8.05）-8.05=1.37

×10

-2

m，代入上式解得a=0.343m/

s

2

．
故答案为ⅠAC，ⅡBD，Ⅲ①匀速直线运动，远小于，②0.343

点评：明确实验原理是解决有关实验问题的关键．在验证牛顿第二定律实验中，注意以下几点：（1）平衡摩擦力，这样绳子拉力才为合力；（2）满足砝码（连同砝码盘）质量远小于小车的质量，这样绳子拉力才近似等于砝码（连同砝码盘）的重力；（3）用“二分法”求出小车的加速度．