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

砂和砂桶的總質量不滿足遠小于小車和砝碼的總質量

．
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調平氣墊導軌，在通氣情況下滑塊在導軌上不移動，然后關掉氣源
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．該同學根據以上實驗可以求出滑塊經過兩個光電門時的速度，其表達式是V₁=

d

t1

V₂=

d

t2

B．該同學根據以上實驗可以求出滑塊經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據（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．該同學由以上關系下結論說：在質量不變的情況下，滑塊的加速度與所受合外力成正比，該同學的依據是

小車受合外力為：F=mgsinθ=mg

h

s

（s為氣墊導軌的長），F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據處理以及注意事項．
（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量遠大于砂和砂桶質量時，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，即隨著砂和砂桶質量增大，逐漸的砂和砂桶質量不再比小車質量小的多，因此會出現較大誤差，圖象會產生偏折現象．
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．
滑塊經過光電門1時的瞬時速度的表達式v₁=

d

t1

，
滑塊經過光電門2時的瞬時速度的表達式v₂=

d

t2

B、根據

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砂和砂桶的總質量不滿足遠小于小車和砝碼的總質量
③平衡摩擦力太過
（2）A．

d

t1

，

d

t2

B．a=

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-h關系圖如圖
A和h關系是：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，實驗數據的處理都與實驗原理有關，故要加強對實驗原理的學習和掌握．