Question

【题目】在“验证牛顿运动定律”的实验中，实验装置如图1甲所示，有一位同学通过实验测量作出了图1乙种的 A 图线．试分析：

①A 图线不通过坐标原点的原因是_____；

②A 图线上部弯曲的原因是_____．若打点计时器接在 50Hz 的低压交变电源上，该同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每 5 点取一个计数点，共取了 A、B、C、D、E、F 六个计数点（每相邻两个计数点间还有四个点）．从A 点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为 a、b、c、d、e 段），将这五段纸带由长到短紧靠但不重叠地粘在 xOy 坐标系中，如图2所示．

③若把每一段纸带的右上端连接起来，结果得到一条倾斜的直线，如图所示，由图可知纸带做_____运动，且直线与 x方向夹角越大，说明纸带运动的加速度_____（填“越大”或“越小”）．

④从第一个计数点 A 开始计时，为求出 0.25s 时刻纸带的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答：_____（填 a、b、c、d、e）

⑤若测得a 段纸带的长度为2.0cm，e段纸带的长度为10.0cm，则可求出加速度的大小为_____．

Answer 1

【答案】 ①没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足； ②砝码质量太大； ③匀减速； 越大； ④c； ⑤2.0m/s2．

【解析】①由图乙所示图象可知，当拉力大到一定值时才产生加速度，说明小车受到的合力小于细线的拉力，这是由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的．

②当砝码和砝码盘的质量远小于小车质量时可以近似认为小车受到的拉力等于砝码和砝码盘的重力，如果砝码和砝码盘的质量太大，小车受到的拉力明显小于砝码和砝码盘的重力，a﹣F图象发生弯曲．

③纸带剪接后，水平方向每条宽度相同，正好与时间对应，竖直长度为相邻相等时间的位移，由于△x=aT2，纸带长度差相等，变化规律恰好与速度一样．图线可看作v﹣t图象，即速度均匀减少，小车做匀减速运动，图象斜率越大，加速度越大．

④求0.25s的速度，即求0.2～0.3s内的平均速度，0.2～0.3s内的位移恰好是纸带C段对应的长度．

⑤电源频率为50Hz，每 5 点取一个计数点，计数点间的时间间隔：t=0.02×5=0.1s，由匀变速直线运动的推论：△x=aT2可知，加速度：a==﹣2.0m/s2，加速度大小为：2.0m/s2．