Question

20．用圖（a）所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律：
（1）某同學通過實驗得到如圖（b）所示的a-F圖象，造成這一結果的原因是：在平衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角偏大（填“偏大”或“偏小”）．

（2）該同學在平衡摩擦力后進行實驗，實際小車在運動過程中所受的拉力小于砝碼和盤的總重力（填“大于”、“小于”或“等于”），為了便于探究、減小誤差，應使小車質(zhì)量M與砝碼和盤的總質(zhì)量m滿足M＞＞m的條件．
（3）某同學得到如圖（c）所示的紙帶，已知打點計時器電源頻率為50Hz． A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點．△s=s_DG-s_AD=1.80cm．由此可算出小車的加速度a=5.0m/s²（加速度a計算結果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）考查實驗時平衡摩擦力時出現(xiàn)的誤差問題，不是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，就是平衡摩擦力時過大．從圖上分析兩圖各是什么原因即可．
（2）根據(jù)牛頓第二定律求出繩子拉力與砝碼和盤的總重力的關系，判斷出在什么情況下砝碼和盤的總重力在數(shù)值上近似等于小車運動時受到的拉力．
（3）根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律△x=aT²可以求出加速度的大�。�

解答 解：（1）當拉力F等于0時，小車已經(jīng)產(chǎn)生力加速度，故原因是平衡摩擦力時平衡摩擦力過大，在平衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角偏大．
（2）對整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，繩子的拉力F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
所以實際小車在運動過程中所受的拉力小于砝碼和盤的總重力．
當M＞＞m，即砝碼和盤的總質(zhì)量遠小于小車和小車上砝碼的總質(zhì)量時，砝碼和盤的總重力在數(shù)值上近似等于小車運動時受到的拉力．
（3）根據(jù)刻度尺的示數(shù)可知△s=3.90cm-2.10cm=1.80cm，時間間隔為t=0.06s，
代入公式△x=at²可以求出加速度為：a=5.0m/s²．
故答案為：（1）偏大；（2）小于；M＞＞m；（3）1.80； 5.0．

點評 教科書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．
對于實驗我們要清楚每一項操作存在的理由．比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．