Question

（2008?東莞一模）（1）在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，實驗裝置如圖，有一位同學保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過實驗測量作出了圖乙、丙兩幅圖．

①A圖線不通過坐標原點的原因是

沒有平衡摩擦，或平衡摩擦不夠

．
②A圖上部彎曲的原因是

砂和砂桶的總質(zhì)量不滿足遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量

．
③B圖線在縱軸上有截距的原因是

平衡摩擦力太過

．
（2）某同學利用氣墊導軌做驗證牛頓運動定律的實驗，步驟是：
①調(diào)平氣墊導軌，在通氣情況下滑塊在導軌上不移動，然后關(guān)掉氣源
②將兩個光電門裝在氣墊導軌上（距導軌兩端均還有一定的距離），并記下兩個光電門間的距離L
③測出遮光片的寬度d，將遮光片裝在滑塊上
④將氣墊導軌的一端墊上一定厚度的墊片，使氣墊導軌兩端的高度差為h
⑤接通氣源，讓滑塊從導軌的一端由靜止開始下滑，記下滑塊先后經(jīng)過兩光電門的遮光時間t₁、t₂（均為毫秒級）
⑥改變墊片的厚度，使氣墊導軌兩端的高度差分別為2h、3h、…重復實驗
請回答以下問題：
A．該同學根據(jù)以上實驗可以求出滑塊經(jīng)過兩個光電門時的速度，其表達式是V₁=

d

t1

V₂=

d

t2

B．該同學根據(jù)以上實驗可以求出滑塊經(jīng)過兩個光電門這段位移的加速度，其表達式是a=

1

2L

(

d2

t 2 2

-

d2

t 2 1

)

（用直接測得的物理量字母表示）
C．該同學通過實驗得到了一組數(shù)據(jù)（見表），請你在坐標紙中做出a-h圖象，從圖象中得到a與h的關(guān)系是：

加速度a與h成正比

．

序號	墊高（cm）	. a (m/s2)
1	6.00	0.437
2	5.50	0.398
3	5.00	0.364
4	4.50	0.330
5	4.00	0.289
6	3.50	0.253
7	3.00	0.217

D．該同學由以上關(guān)系下結(jié)論說：在質(zhì)量不變的情況下，滑塊的加速度與所受合外力成正比，該同學的依據(jù)是

小車受合外力為：F=mgsinθ=mg

h

s

（s為氣墊導軌的長），F(xiàn)與h成正比，故a與F成正比

．

Answer 1

分析：（1）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(shù)據(jù)處理以及注意事項．
（2）由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度．根據(jù)勻變速直線運動的速度位移公式求出滑塊的加速度

解答：解：（1）①A圖中，說明在拉力大于0時，物體的加速度為0，說明合外力為0，即繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是沒有將長木板的末端抬高或抬高不夠．
②該實驗中當小車的質(zhì)量遠大于砂和砂桶質(zhì)量時，才能近似認為細線對小車的拉力大小等于砂和砂桶的總重力大小，隨著F的增大，即隨著砂和砂桶質(zhì)量增大，逐漸的砂和砂桶質(zhì)量不再比小車質(zhì)量小的多，因此會出現(xiàn)較大誤差，圖象會產(chǎn)生偏折現(xiàn)象．
③B圖線在縱軸上有截距的原因是平衡摩擦力太過
（2）A、由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度．
滑塊經(jīng)過光電門1時的瞬時速度的表達式v₁=

d

t1

，
滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達式v₂=

d

t2

B、根據(jù)

v

2 2

-

v

2 1

=2ax得，
a=

1

2L

(

d2

t 2 2

-

d2

t 2 1

)
C、在坐標紙中做出a-h圖象，
從圖象中得到a與h的關(guān)系是：加速度a與h成正比
D、小車受合外力為：F=mgsinθ=mg

h

s

（s為氣墊導軌的長），F(xiàn)與h成正比，故a與F成正比
故答案為：（1）①沒有平衡摩擦，或平衡摩擦不夠
②砂和砂桶的總質(zhì)量不滿足遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量
③平衡摩擦力太過
（2）A．

d

t1

，

d

t2

B．a(chǎn)=

1

2L

(

d2

t 2 2

-

d2

t 2 1

)或

d2( t 2 1 - t 2 2 )

2L t 2 1 t 2 2

（用直接測得的物理量字母表示）
C．a(chǎn)-h關(guān)系圖如圖
A和h關(guān)系是：加速度a與h成正比
D．小車受合外力為：F=mgsinθ=mg

h

s

（s為氣墊導軌的長），F(xiàn)與h成正比，故a與F成正比

點評：只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學習和掌握．