Question

某同學在驗證牛頓第二定律的實驗中，實驗裝置如圖1所示．打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz開始實驗時，細線上掛適當?shù)你^碼，釋放小車后，小車做勻加速運動，與小車相連的紙帶上被打出一系列小點．
（1）圖2給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、l、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標出），計數(shù)點問的距離如圖所示，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度a=

 

m/s²（2）（保留三位有效數(shù)字）．

（2）實驗中，該同學測出拉力F（鉤碼重力）和小車質(zhì)量M，根據(jù)a=

F

M

計算出加速度．發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)情況下，根據(jù)公式計算出的加速度要比利用紙帶測出的加速度大．若該同學實驗操作過程沒有錯誤，試分析其原因．（至少寫兩點）
（3）另一同學在完成同樣的實驗時，每次實驗在吊掛之處逐次增加一個質(zhì)量為50g的砝碼，利用紙帶測出每次小車的加速度，如果小車質(zhì)量為l 00g，細繩質(zhì)量可忽略，則下列曲線中哪一個用于描述小車加速度隨著吊掛砝碼個數(shù)的變化最為適合

Answer 1

分析：（1）利用逐差法△x=aT²可以求出物體的加速度大小，
（2）實驗中小車合力要小于鉤碼重力，所以根據(jù)公式計算出的加速度要比利用紙帶測出的加速度大．
（3）根據(jù)牛頓第二定律表示出加速度求解．

解答：解：（1）每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點，說明相鄰的計數(shù)點時間間隔：T=0.1s，
根據(jù)逐差法有：a=

x36-x03

(3T)2

=0.496m/s²．
（2）實驗中小車合力要小于鉤碼重力，所以根據(jù)公式計算出的加速度要比利用紙帶測出的加速度大的原因是存在摩擦阻力，繩實際的拉力小于鉤碼的重力．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mMg

m+M

所以小車加速度a=

mg

m+M

=

g

1+ M m

每次實驗在吊掛之處逐次增加一個質(zhì)量為50g的砝碼，即m增大，
所以描述小車加速度隨著吊掛砝碼個數(shù)的變化最為適合是D，
故答案為：（1）a=0.496m/s²
（2）存在摩擦阻力，繩實際的拉力小于鉤碼的重力
（3）D

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(shù)據(jù)處理以及注意事項，同時要熟練應(yīng)用所學基本規(guī)律解決實驗問題．