Question

（1）如圖所示，是某研究性學習小組做“探究橡皮筋做的功與物體速度變化的關系”的實驗，圖中是小車在一條橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時，橡皮筋對小車做的功記為W．當我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時，使每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放．小車每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．
①除了圖中給出的實驗器材外，需要的器材（除學生電源外）還有

 

②實驗時為了使小車只在橡皮筋作用下運動，應采取的措施是

 

③每次實驗得到的紙帶上的點距并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的

 

部分進行測量．
（2）在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，某實驗小組設計了如下的實驗方案．如圖所示，將兩個光滑導軌分上下兩層水平排列．與兩個相同小車后部相連的剎車線穿過導軌尾端固定板，由安裝在后面的剎車系統控制兩小車同時起動和同時制動（圖中未畫）．實驗中可通過增減盤中的砝碼來改變拉力的大小，通過增減放置在小車上的砝碼改變小車的質量．下表是該實驗小組的實驗數據：

次數	小車	拉力（N）	質量（g）	位移（cm）	拉力 比值（F甲：F乙）	質量 比值（m甲：m乙）	位移 比值（x甲：x乙）	加速度 比值（a甲：a乙）
1	甲	0.1	200	22.3	0.50	1	空格1	空格2
	乙	0.2	200	43.5
2	甲	0.2	200	40.2	1	0.50	空格3	空格4
	乙	0.2	400	19.5

①請根據實驗要求將表中寫有“空格”處的相應數據計算出并填寫在橫線上：
空格1：

 

、空格2：

 

、空格3：

 

、空格4：

 

②本實驗采用的科學方法是

 

A．理想實驗法         B．等效代替法
C．控制變量法         D．建立物理模型法
③根據第一次實驗數據，可以得出的結論是：

 

④根據第二次實驗數據，可以得出的結論是：

 

Answer 1

分析：（1）①該實驗用到打點計時器，所以需要交流電源，要測量長度，還需要刻度尺；②小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，需要采取平衡摩擦力的措施；③要測量最大速度，應該選用點跡恒定的部分．
（2）根據兩種情況下得到的數據可以直接計算位移的比值，根據位移和加速度之間的關系可以得到加速度的關系，在本實驗中涉及到三個不同的物理量，要采用控制變量法來分析．

解答：解：（1）①該實驗用到打點計時器，所以需要交流電源，要測量長度，還需要刻度尺；
②小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高平衡小車所受的摩擦力．
③在正確操作情況下，橡皮條恢復原長時，小車做勻速運動，小車在相等時間內的位移相等，
此時小車獲得的速度最大，要測量小車的最大速度，應選用紙帶的點跡均勻的部分段進行測量．
（2）①空格1：根據表格中的數據可以直接計算位移比值，

x甲

x乙

=

22.3

43.5

=0.51，
空格2：根據x=

1

2

at²可知，

a甲

a乙

=

x甲

x乙

=0.51，
空格3：根據表格中的數據可以直接計算位移比值，

x甲

x乙

=

40.2

19.5

=2.06，
空格4：根據x=

1

2

at²可知，

a甲

a乙

=

x甲

x乙

=2.06，
②在本實驗中涉及到三個不同的物理量，要先確定一個，分析另外的兩個物理量之間的關系，這種分析的方法就是控制變量法，所以C正確．
③在第一次試驗時，物體的質量是相同的，所以根據第一次實驗數據，可以得出在誤差允許的范圍內，物體的質量一定時，其加速度大小跟合力成正比．
④在第二次試驗時，物體受到的拉力是相同的，所以根據第二次實驗數據，可以得出在誤差允許的范圍內，物體的合力一定時，其加速度大小跟物體的質量成反比．
故答案為：
（1）①刻度尺； ②把木板的末端墊起適當高度以平衡摩擦力；③點距均勻的；
（2）①0.51，0.51，2.06，2.06，
②C
③在誤差允許的范圍內，物體的質量一定時，其加速度大小跟合力成正比
④在誤差允許的范圍內，物體的合力一定時，其加速度大小跟物體的質量成反比．

點評：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方法，正確運用勻變速直線運動規律能夠把要測量的物理量進行間接變換測量．