Question

6．某實(shí)驗(yàn)小組在做“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)中．
（1）在閉合電鍵之前，甲同學(xué)將實(shí)驗(yàn)器材組裝成圖甲所示．請(qǐng)指出該裝置中的錯(cuò)誤或不妥之處（只要答出其中的兩點(diǎn)即可）：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源不能用干電池；小車(chē)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)．
（2）乙同學(xué)將上述裝置調(diào)整正確后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的一條紙帶，圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，由圖中的數(shù)據(jù)可計(jì)算得小車(chē)加速度為0.49m/s²．（保留兩位有效數(shù)字）

（3）丙同學(xué)在利用上述調(diào)整好的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中，保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，小車(chē)自身的質(zhì)量為M且保持不變，改變小車(chē)中砝碼的質(zhì)量m，并測(cè)出小車(chē)中放不同砝碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的加速度a，以m為橫坐標(biāo)，$\frac{1}{a}$為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出如圖丙所示的$\frac{1}{a}$-m關(guān)系圖線，圖中縱軸上的截距為b，則小車(chē)受到的拉力大小為$\frac{M}$．

Answer 1

分析 （1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(chē)應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，而在該圖中小車(chē)初始位置離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小；
（3）由牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖示圖象分析答題．

解答 解：（1）①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該用低壓交流電（圖中干電池為直流電源）；
②小車(chē)離定滑輪太近（離打點(diǎn)計(jì)器較遠(yuǎn)），小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)距左端較遠(yuǎn)，這樣便于小車(chē)運(yùn)動(dòng)一段過(guò)程，從而能準(zhǔn)確測(cè)量小車(chē)的加速度，減小誤差；
（2）圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T(mén)=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(chē)受到的拉力大�。篎=$\frac{M}$．
故答案為：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源不能用干電池；小車(chē)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)；（2）0.49；（3）$\frac{M}$

點(diǎn)評(píng) 把握實(shí)驗(yàn)原理才能準(zhǔn)確的把握實(shí)驗(yàn)的操作步驟，才能準(zhǔn)確的選擇和操作實(shí)驗(yàn)器材．要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．