Question

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

（2）該同學在平衡摩擦力后進行實驗，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）該同學從打下的若干紙帶中選出了如圖所示的一條〔每兩點間還有4個點沒有畫出來），圖中上部的數(shù)字為相鄰兩個計數(shù)點間的距離．  打點計時器的電源頻率率為50Hz．

由這些已知數(shù)據(jù)計算：
①該勻變速直線運動的加速度a=2.07m/s²．
②與紙帶上D點相對應的瞬時速度v=1.22m/s．（答案均要求保角3位有效數(shù)宇）

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(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=$\frac{mg}{M+m}$，
則繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
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．
所以為了便于探究、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）每兩點間還有4個點沒有畫出來，時間間隔為T=0.1s，
由紙帶點跡分布，由勻變速運動規(guī)律，由兩分法可得加速度為；a=$\frac{（11.18+13.27+15.32）-（5.00+7.04+9.09）}{{（3×0.1）}^{2}}×$10^-2m/s²=2.07m/s²
$\frac{11.18+13.27}{0.2}{×10}^{-2}m/s=1.22m/s$
故答案為：（（1）偏大
（2）M＞＞m
（3）2.07，1.22

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．