Question

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

（2）該同學(xué)在平衡摩擦力后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)際小車在運(yùn)動(dòng)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(yīng)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(xué)得到如圖（c）所示的紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz． A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個(gè)連續(xù)的點(diǎn)．△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(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）考查實(shí)驗(yàn)時(shí)平衡摩擦力時(shí)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(shí)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(guān)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(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力．
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律△x=aT²可以求出加速度的大�。�

解答 解：（1）當(dāng)拉力F等于0時(shí)，小車已經(jīng)產(chǎn)生力加速度，故原因是平衡摩擦力時(shí)平衡摩擦力過大，在平衡摩擦力時(shí)木板與水平桌面間的傾角偏大．
（2）對(duì)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(shí)際小車在運(yùn)動(dòng)過程中所受的拉力小于砝碼和盤的總重力．
當(dāng)M＞＞m，即砝碼和盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和小車上砝碼的總質(zhì)量時(shí)，砝碼和盤的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)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(diǎn)評(píng) 教科書本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．
對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要清楚每一項(xiàng)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．