(10分)某同学在研究性学习中用图示装置来验证牛顿第二定律，轻绳两端系着质量相等的物体A、B，物体B上放一金属片C，铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物体B的正下

题文

(10分)某同学在研究性学习中用图示装置来验证牛顿第二定律，轻绳两端系着质量相等的物体A、B，物体B上放一金属片C，铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物体B的正下方。系统静止时，金属片C与圆环间的高度差为h，由静止释放后，系统开始运动。当物体B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，两光电门固定在铁架台P₁、P₂处，通过数字计时器可测出物体B通过P₁、P₂这段距离的时间。



⑴若测得P₁、P₂之间的距离为d，物体B通过这段距离的时间为t，则物体B刚穿过圆环后的速度v＝        ；
⑵若物体A、B的质量均用M表示，金属片C的质量用m表示，该实验中验证下面     (填正确选项的序号)等式成立，即可验证牛顿第二定律；
A．mg＝


B．mg＝


C．mg＝(2M＋m)


D．mg＝(M＋m)


⑶本实验中的测量仪器除了刻度尺、数字计时器外，还需要             ；
⑷若M

m，改变金属片C的质量m，使物体B由同一高度落下穿过圆环，记录各次的金属片C的质量m，以及物体B通过P_l、P₂这段距离的时间t，以mg为横轴，以      (填“t²”或“

”)为纵轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线。

题型：未知 难度：其他题型

答案

⑴

；⑵C；⑶天平；⑷

。

解析

⑴金属片C被搁置在圆环上后，物体A、B将匀速通过两光电门，根据匀速直线运动规律可知，物体B刚穿过圆环后的速度为：v＝

；
⑵在释放至金属片C被搁置在圆环上前瞬间过程中，A、B、C系统机械能守恒，因此根据机械能守恒定律有：mgh＝

，即mg＝(2M＋m)

，故选项C正确；
⑶根据题意可知，刻度尺、数字计时器分别测量了物理量——距离h、d和时间t，还需测出质量，因此所用器材为天平；
在释放至金属片C被搁置在圆环上前瞬间过程中，根据牛顿第二定律有：mg＝(2M＋m)a，根据匀变速直线运动规律有：2ah＝v²，由中分析知：v＝

，联立以上各式有：mg＝(2M＋m)

，显然(2M＋m)

是一个常数，因此mg与

成正比例关系，它们的关系图线是一条过原点的倾斜直线。

考点

据考高分专家说，试题“(10分)某同学在研究性学习中用图示装置.....”主要考查你对 [实验：探究弹力与弹簧伸长的关系 ]考点的理解。

实验：探究弹力与弹簧伸长的关系

探究弹力与弹簧伸长的关系：
实验目的：
1、探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系。
2、学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。
实验原理：
1、如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与重力大小相等。



2、用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组（x，F）对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系。
实验器材：
轻质弹簧（一根），钩码（一盒），刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，三角板。
实验步骤：
1、如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好），将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小分度为mm）固定于铁架台上，并用检查刻度尺是否竖直；



2、记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L₀；
3、在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L_l；
4、用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个 ……钩码时，弹簧下端所对应的刻度L₂、L₃、L₄……，并将所得数据记录在表格中；
5、用x_n＝L_n－L₀计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。



数据处理：
1、建立坐标系，标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位；
2、标度：标度要适当，让所得到的图线布满整个坐标系；
3、描点：描点时要留下痕迹；
4、连线：让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点落在直线的两侧，误差较大的点舍弃；
5、根据图象做出结论。