Question

【題目】“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置如圖所示。按圖設置好實驗裝置后，把細線系在小車上并繞過滑輪懸掛鉤碼。

(1)同學在實驗前準備了圖中所示的實驗裝置及下列輔助器材：

A．交流電源、導線

B．直流電源、導線

C．天平（含配套砝碼）

D．秒表

E．刻度尺

其中必要的器材是____________；

(2)某同學正確進行實驗后，打出了一條紙帶如圖所示。計時器打點的時間間隔為0.02s。從比較清晰的點起，每5個點取一個計數點，量出相鄰計數點之間的距離。則在打下點跡3時，小車運動的速度v=_____m/s（結果保留3位有效數字），該小車的加速度a=_____（結果保留3位有效數字）；

(3)根據測量的實驗數據作出的a-F圖線不通過原點，請分析其主要原因是________________；圖中圖線（或延長線）與F軸截距的物理意義是______________；

(4)在對上一問中的裝置進行了調整后，a-F圖線能夠通過原點。為得到更多的數據點，該同學不斷改變鉤碼質量，發現隨著F增大，a-F圖像由直線逐漸變為一條彎曲的圖線，如圖所示。圖線在末端彎曲的原因是_____________________。

A．所掛鉤碼的總質量太大

B．所用小車的質量太大

C．小車與軌道之間存在摩擦

D．導軌保持了水平狀態

Answer 1

【答案】ACE 平衡摩擦力不足或沒有平衡摩擦力 小車所受阻力（摩擦力）的大小 A

【解析】

(1)[1]打點計時器需要交流電源，即選A；使用砝碼改變合外力的大小，即選C；打點計時器本身就是計時工具，不需要秒表；需要使用刻度尺測量紙帶打點之間的距離，即選E；所以必要的器材為：ACE。

(2)[2]勻變速直線運動中，某段時間內的中間時刻速度等于平均速度，所以

[3]根據逐差法求解加速度

(3)[4]在開始階段，拉力不為零時，加速度為0，說明合外力為0，即平衡摩擦力不足或沒有平衡摩擦力。

[5]圖中圖線（或延長線）與F軸截距的物理意義是小車所受阻力（摩擦力）的大小。

(4)[6]對小車，根據牛頓第二定律

平衡摩擦力后，對小車

兩式相加解得

開始時，砝碼質量遠小于小車質量，則加速度，當砝碼質量過大時，砝碼質量不再遠小于小車質量，此時加速度，隨著砝碼增大，圖像斜率逐漸減小，所以圖線在末端彎曲，A正確，BCD錯誤。

故選A。