Question

17．用如圖1所示裝置驗(yàn)證牛頓第二定律，用F表示砝碼和小桶的總重力．

（1）在探究“加速度和合外力的關(guān)系”時(shí)，圖2中F為砝碼和小桶總重力，要使得細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車受到的合外力，下列做法正確的是AB．
A．平衡摩擦力時(shí)必須讓小車連著穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶
B．平衡摩擦力時(shí)必須撤去砝碼和小桶
C．平衡摩擦力時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以不通電
D．圖2中的a₁→∞
（2）實(shí)驗(yàn)中描繪的a-F圖象如圖2所示，當(dāng)F較小時(shí)，圖象為直線；當(dāng)F較大時(shí)圖象為曲線，出現(xiàn)這兩段情況的原因是什么．小桶與砝碼的總質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車與鉤碼的總質(zhì)量．

Answer 1

分析 在“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)中，使得砝碼和小桶的重力等于小車的合力，需平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，不掛砝碼和小桶，小車后面需連接紙帶．連接小桶和小車的輕繩應(yīng)和長木板保持平行，平衡摩擦力后，長木板與水平面夾角不能改變，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接通電源再釋放小車

解答 解：（1）A、平衡摩擦力時(shí)，不需砝碼和小桶，但小車后面必須與紙帶相連，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過程中紙帶受到阻力．故AB正確；
C、平衡摩擦力時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要通電，根據(jù)紙帶上點(diǎn)的疏密分布判斷小車是否是勻速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)牛頓第二定律，有
對(duì)重物，有 mg-T=ma
對(duì)小車，有 T=Ma
解得：a=$\frac{\;\;mg}{M+m}$，
所以a₁=g．故D錯(cuò)誤；
隨著外力F的增大，砝碼的質(zhì)量越來越大，最后出現(xiàn)了不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的情況，因此圖線出現(xiàn)了偏折現(xiàn)象，因此小桶與砝碼的總質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車與鉤碼的總質(zhì)量，加速度不可能一直均勻增大，加速度的增大幅度將逐漸減小，最后趨近與定值g．
故答案為：（1）AB （2）小桶與砝碼的總質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車與鉤碼的總質(zhì)量

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．