Question

【題目】如圖所示的實驗裝置可以驗證牛頓運動定律，小車上固定一個盒子，盒子內盛有砂子．砂桶的總質量(包括桶以及桶內砂子質量)記為m，小車的總質量(包括車、盒子及盒內砂子質量)記為M.

（1）實驗前必須進行的操作有______

A、調節定滑輪高度使細繩與長木板平行

B、打點計時器接直流電源

C、長木板有定滑輪一端墊起一定角度平衡摩擦力

D、長木板有打點計時器一端墊起一定角度平衡摩擦力

(2)驗證在質量不變的情況下，加速度與合力成正比．從盒子中取出一些砂子，裝入砂桶中，稱量并記錄砂桶的總重力mg，將該力視為合力F，對應的加速度a則從打下的紙帶中計算得出．多次改變合力F的大小，每次都會得到一個相應的加速度．本次實驗中，桶內的砂子取自小車中，故系統的總質量不變．以合力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出a－F圖象，圖象是一條過原點的直線．

（3）①a－F圖象斜率的物理意義是____________．

②你認為把砂桶的總重力mg當做合力F是否合理？

答：__________．(選填“合理”或“不合理”)

③本次實驗中，是否應該滿足Mm這樣的條件？

答：__________(選填“是”或“否”)；

(4)驗證在合力不變的情況下，加速度與質量成反比．保持桶內砂子質量m不變，在盒子內添加或去掉一些砂子，驗證加速度與質量的關系．本次實驗中，桶內的砂子總質量不變，故系統所受的合力不變．用圖象法處理數據時，以加速度a為縱軸，應該以__________的倒數為橫軸．

Answer 1

【答案】（1）AD； (3)①； ②合理； ③否； (4)

【解析】

實驗要保證拉力等于小車受力的合力，要平衡摩擦力，細線與長木板平行，將長木板靠近打點計時器的一端墊起一定的角度平衡小車的摩擦力；該實驗研究的對象為系統，保持系統質量不變，沙桶的重力等于系統所受的合力，改變重力即可改變系統所受的合力，從而可探究加速度與合力的關系；保持桶內沙子質量m不變，即保持系統所受的合力不變，在盒子內添加或去掉一些沙子，即改變系統的質量，所以研究加速度與質量的關系時，該質量應為系統的質量；

解：(1) A、調節滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行，否則拉力不會等于合力，故A正確；

B、打點計時器應接交流電源，不是接直流電源，故B錯誤；

CD、將長木板靠近打點計時器的一端墊起一定的角度平衡小車的摩擦力，不是將長木板有定滑輪一端墊起一定的角度平衡小車的摩擦力，故D正確，C錯誤；

故選AD；

(3)將車內的沙子轉移到桶中，就保證了M+m不變，即系統的總質量不變，研究對象是整個系統，，可見aF圖象斜率的物理意義是，系統的合外力就等于所懸掛沙桶的重力mg，不必滿足這樣的條件；

(4)向小車內添加或去掉部分沙子，是改變系統的總質量M+m，而系統的合外力仍等于所懸掛沙桶的重力mg，保證了合外力不變；所以用圖象法處理數據時，以加速度a為縱軸，應該以為橫軸；