Question

现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律．给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺．

(1)填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤 (不考虑摩擦力的影响)：

①让小车自斜面上方一固定点A₁从静止开始下滑至斜面底端A₂，记下所用的时间t.

②用米尺测量A₁与A₂之间的距离x，则小车的加速度a＝________.

③用米尺测量A₁相对于A₂的高度h.设小车所受重力为mg，则小车所受合外力F＝________.

④改变________，重复上述测量．

⑤以h为横坐标，1/t²为纵坐标，根据实验数据作图．如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律．

(2)在“验证牛顿第二定律”的实验中，实验装置如图甲所示，有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A图线．试分析

①A图线不通过坐标原点的原因是__________________________________________；

②A图线上部弯曲的原因是________________________________________________．

Answer

（1） ② ；③；④改变斜面的倾角或斜面高h

（2）①没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；②未满足钩码质量远小于小车质量

【解析】

试题分析：（1）②小车做的是初速度为零的匀加速直线运动，根据运动规律：，解得：

③小车所受的合外力是重力沿斜面的分力，大小为：mgsinθ，θ为斜面的夹角，sinθ=，所以合力为：F=mgsinθ=．④用动能定理可解得：，所以h与成正比，所以我们需要改变h，所以需要：改变斜面的倾角或斜面高h

（2）①由图象可知，当小车所受拉力不为零时，加速度仍然没有产生，因此该实验的操作不当为：没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．

②设小车与砝码的质量为M，小桶与砂子的质量为m，根据牛顿第二定律得：

对m：mg﹣F拉=ma，对M：F拉=Ma，解得：F拉=当mM时，绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力．当小桶与砂子的质量为m变大后不能满足mM的条件，故图象弯曲，故应填：未满足钩码质量远小于小车质量．

考点：本题考查了探究加速度与物体的质量和物体受力的关系