Question

6．某實驗小組在做“驗證牛頓第二定律”實驗中．
（1）在閉合電鍵之前，甲同學將實驗器材組裝成圖甲所示．請指出該裝置中的錯誤或不妥之處（只要答出其中的兩點即可）：打點計時器的電源不能用干電池；小車離打點計時器太遠．
（2）乙同學將上述裝置調整正確后進行實驗，在實驗中得到如圖乙所示的一條紙帶，圖中相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出，由圖中的數(shù)據(jù)可計算得小車加速度為0.49m/s²．（保留兩位有效數(shù)字）

（3）丙同學在利用上述調整好的裝置進行實驗中，保持砂和砂桶的總質量不變，小車自身的質量為M且保持不變，改變小車中砝碼的質量m，并測出小車中放不同砝碼時所對應的加速度a，以m為橫坐標，$\frac{1}{a}$為縱坐標，在坐標紙上作出如圖丙所示的$\frac{1}{a}$-m關系圖線，圖中縱軸上的截距為b，則小車受到的拉力大小為$\frac{M}$．

Answer 1

分析 （1）打點計時器使用的是交流電源，而干電池是直流電源．接通電源前，小車應緊靠打點計時器，而在該圖中小車初始位置離打點計時器太遠．
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大��；
（3）由牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達式，然后根據(jù)圖示圖象分析答題．

解答 解：（1）①打點計時器應該用低壓交流電（圖中干電池為直流電源）；
②小車離定滑輪太近（離打點計器較遠），小車應靠近打點計時器且打點計時器應距左端較遠，這樣便于小車運動一段過程，從而能準確測量小車的加速度，減小誤差；
（2）圖中相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出，則相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²得：a=$\frac{0.0621-0.0286-0.0286}{0.01}$m/s²=0.49m/s²，
（3）根據(jù)題意，由牛頓第二定律得：F=（M+m）a，則$\frac{1}{a}=\frac{M}{F}+\frac{1}{F}m$，則$\frac{1}{a}$-m圖象的截距：b=$\frac{M}{F}$，小車受到的拉力大小：F=$\frac{M}$．
故答案為：（1）打點計時器的電源不能用干電池；小車離打點計時器太遠；（2）0.49；（3）$\frac{M}$

點評 把握實驗原理才能準確的把握實驗的操作步驟，才能準確的選擇和操作實驗器材．要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．