Question

2．某同學用如圖1所示的裝置“探究牛頓第二定律．”

（1）為了盡可能減少摩擦力的影響，計時器最好選用（填“電磁”或“電火花”）電火花式打點計時器，同時需要將長木板的右端墊高，直到在沒有沙桶拖動下，小車拖動穿過計時器的紙帶時能做勻速直線運動．應在釋放小車之前（填“之前”或“之后”）接通打點計時器的電源．
（2）在砂桶質量遠小于小車質量條件下，可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力．在保持小車的質量不變的情況下，可以探究加速度與合力的關系．
（3）在“探究質量一定時，加速度a和力F的關系”的實驗中，此同學根據實驗數據作出了如圖2所示的實驗的a-F的圖象，其原因是沒有平衡摩擦力或平衡不夠．

Answer 1

分析 ①本實驗中要求用沙和沙桶的拉力等效代替繩子的拉力，故應保證小車受到的摩擦力為零；
②在砂桶質量遠小于小車質量的情況下，可以近似認為小車受到的拉力等于砂桶受到的重力；實驗要注意控制變量法的應用；
③根據圖象的性質及牛頓第二定律進行分析，明確圖象不過原點的原因

解答 解：①電火花式打點計時器阻力較小，應選用電火花式的打點計時器；
實驗中要研究牛頓第二定律，為了能有效控制拉力的大小，應通過右側墊高的方法使小車受到的摩擦力與重力的分力相互平衡；平衡的依據就是在小車沒有沙桶控制下，小車做勻速直線運動；實驗時應先開電源再放小車；
②砂桶質量遠小于小車質量的條件下，可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力；
探究加速度與合力的關系時，應控制小車的質量不變，改變拉力大小，看加速度與力間有什么關系；
③由圖可知，在拉力較大時才能出現加速度，說明沒有平衡摩擦力或平衡不夠；
故答案為：（1）電火花；勻速直線運動；之前；（2）砂桶質量遠小于小車質量，小車的質量；（3）沒有平衡摩擦力或平衡不夠．

點評 解決本題要知道驗證牛頓第二定律實驗和驗證動能定理實驗的注意事項，要會處理實驗數據，能根據打出的紙帶求出物體的加速度、物體的瞬時速度、動能增加量、合力的功等．