Question

實(shí)驗(yàn)室給同學(xué)們提供了如下實(shí)驗(yàn)器材：滑輪、小車(chē)、小木塊、長(zhǎng)木板、停表、砝碼、彈簧測(cè)力計(jì)、直尺，要求同學(xué)們用它們來(lái)粗略驗(yàn)證牛頓第二定律．
（1）實(shí)驗(yàn)中因涉及的物理量較多，必須采用

控制變量

法來(lái)完成該實(shí)驗(yàn)．
（2）某同學(xué)的做法是：將長(zhǎng)木板的一端墊小木塊構(gòu)成一斜面，用小木塊改變斜面的傾角，保持滑輪小車(chē)的質(zhì)量不變，讓小車(chē)沿不同傾角的斜面由頂端無(wú)初速釋放，用停表記錄小車(chē)滑到斜面底端的時(shí)間．試回答下列問(wèn)題：
①改變斜面傾角的目的是：

改變小車(chē)所受的合外力

．
②用停表記錄小車(chē)下滑相同距離（從斜面頂端到底端）所經(jīng)歷的時(shí)間，而不是記錄下滑相同時(shí)間所對(duì)應(yīng)的下滑距離，這樣做的原因是

記錄更準(zhǔn)確

．
（3）如果要較準(zhǔn)確地驗(yàn)證牛頓第二定律，則需利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況．如下圖是某同學(xué)得到的一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（圖中每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的點(diǎn)未畫(huà)出），打點(diǎn)計(jì)時(shí)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，其零刻線和計(jì)數(shù)點(diǎn)O對(duì)齊．

由以上數(shù)據(jù)可計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打A、B、C、D、E各點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度，其中打E
點(diǎn)時(shí)的速度是

0.230

m/s．加速度的大小是

0.233

m/s²．（取三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)需要應(yīng)用控制變量法，改變木板的傾角可以改變小車(chē)受到的合力；用秒表記錄小車(chē)在相同位移內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間便于實(shí)驗(yàn)操作；做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度；做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移之差等于定值，△x=at²，據(jù)此求出小車(chē)的加速度．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)中因涉及的物理量較多，必須采用控制變量法來(lái)完成該實(shí)驗(yàn)．
（2）①改變斜面傾角可以改變小車(chē)所受到的合外力．
②用停表記錄小車(chē)下滑相同距離（從斜面頂端到底端）所經(jīng)歷的時(shí)間，便于實(shí)驗(yàn)操作，較難記錄下滑相同時(shí)間所對(duì)應(yīng)的下滑距離．
（3）計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=0.02s×5=0.1s；打E點(diǎn)時(shí)的速度v_E=

DF

2t

=

0.0940-0.0480

2×0.1

=0.230m/s，
小車(chē)的加速度a=

EF-BC

3t2

=

0.0940-0.0720-(0.0300-0.0150)

3×0．12

≈0.233m/s²；
故答案為：（1）控制變量；（2）①改變小車(chē)所受的合外力；②記錄更準(zhǔn)確；（3）0.230；0.233．

點(diǎn)評(píng)：驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用控制變量法，掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以求出小車(chē)的瞬時(shí)速度與加速度．