◎ 题目

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1所示）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“验证牛顿运动定律”的实验中，实验装置如图2中的甲所示，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______．

◎ 答案

（1）小车做的是初速度为零的匀加速直线运动，根据运动规律：s= 1 2 at2，解得：a= 2s  t2 ； （2）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= h s ，所以合力为：F=mgsinθ= mgh s ； （3）用动能定理可解得：h= 2s2 gt2 ，所以h与 1 t2 成正比，我们需要改变h，所以需要：改变斜面的倾角或斜面高h （3）根据牛顿第二定律和图象的特点可分析实验实验误差产生的原因． （4）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= mMg m+M = mg 1+ m M 当m＜＜M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m＜＜M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． 故答案为： 2s  t2 ； mgh s ；改变斜面的倾角或斜面高h；没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；未满足钩码质量远小于小车质量．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“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1所示）小车、计时器一个、米尺．（1）填入适当的公…”主要考查了你对  【实验：探究加速度与力、质量的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。