Question

2．現要驗證“當質量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規律．給定的器材如下：一傾角可以調節的長斜面（如圖）、小車、計時器一個、米尺．
（1）填入適當的公式或文字，完善以下實驗步驟（不考慮摩擦力的影響）
①讓小車自斜面上方一固定點A_l從靜止開始下滑至斜面底端A₂，記下所用的時間t．
②用米尺測量A_l與A₂之間的距離s．則小車的加速度a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$．
③用米尺測量A₁相對于A₂的高度h．所受重力為mg，則小車所受的合外力F=$\frac{mgh}{s}$．
④改變斜面的高度h，重復上述測量．
⑤以h為橫坐標，$\frac{1}{{t}^{2}}$為緞坐標，根據實驗數據作圖．如能得到一條過原點的直線，則可以驗證“當質量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規律．
（2）在探究如何消除上述實驗中摩擦阻力影響的過程中，某同學設計的方案是：
①調節斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑．測量此時A₁相對于斜面底端A₂的高度h₀．
②進行（1）中的各項測量．
③計算與作圖時用（h-h₀）代替h．
對此方案有以下幾種評論意見：
A、方案正確可行．
B、方案的理論依據正確，但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運動．
C、方案的理論依據有問題，小車所受摩擦力與斜面傾向有關．
其中合理的意見是C．

Answer 1

分析 （1）小車做的是初速度為零的勻加速直線運動，根據運動規律：s=$\frac{1}{2}$at²可求出加速度a．小車所受的合外力是重力沿斜面的分力，大小為：mgsinθ，θ為斜面的夾角，求出sinθ，即可求出合外力F．
（2）根據實驗步驟與實驗原理分析答題．

解答 解：（1）②小車做的是初速度為零的勻加速直線運動，根據運動規律：s=$\frac{1}{2}$at²，
解得：a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$；
③小車所受的合外力是重力沿斜面的分力，大小為：mgsinθ，θ為斜面的夾角，sinθ=$\frac{h}{s}$，
所以合力為：F=mgsinθ=$\frac{mgh}{s}$．
④改變斜面的高度h，重復上述實驗．
（2）當改變斜面的傾角，小車所受摩擦力會發生改變，故選C．
故答案為：（1）②$\frac{2s}{{t}^{2}}$；③$\frac{mgh}{s}$；④斜面的高度h；（2）C．

點評 本題考查了實驗步驟、實驗方案評價，理解實驗原理是解題的前提與關鍵；實驗中需要測量的物理量是直接測量還是間接測量．通過物理規律可以把變量進行轉換，以便更好研究和測量．