Question

2．如圖1為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M．實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車?yán)�力的大�。?br />
（1）試驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力近似等于小車所受的合外力，應(yīng)該進(jìn)行的操作是：
①平衡摩擦力，其具體操作是：小車與紙帶相連，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，小車不與砂桶相連，適當(dāng)墊高長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端，輕推小車使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
②調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板上滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．
（2）實(shí)驗(yàn)中，為了始終保證用砂和砂桶總重力的大小近似作為細(xì)線對(duì)小車?yán)�力的大小，除了�?）操作，還需要滿足的條件是小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂與砂桶的質(zhì)量．
（3）在某組實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接的是220V、50Hz的交變電流，用毫米刻度尺測(cè)量一段紙帶，如圖2所示，其零刻度和計(jì)數(shù)點(diǎn)A對(duì)齊（已知每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的點(diǎn)，本圖中沒(méi)有畫出）．（本小題的計(jì)算結(jié)果保留2位小數(shù)）
由以上數(shù)據(jù)計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打E點(diǎn)時(shí)，小車的瞬時(shí)速度v_E=0.25m/s，小車的加速度為a=0.43m/s²．如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是f=48Hz，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測(cè)量值比實(shí)際值偏�。ㄌ睢按蟆被颉靶　保�．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)把木板沒(méi)有定滑輪的一端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力；應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)線與木板平行．
（2）當(dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂與砂桶質(zhì)量時(shí)可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砂與砂桶的重力．
（3）根據(jù)圖示紙帶應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可以求出小車的瞬時(shí)速度與加速度；根據(jù)題意分析實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：（1）①平衡摩擦力，其具體操作是：小車與紙帶相連，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，小車不與砂桶相連，適當(dāng)墊高長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端，輕推小車使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
②調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板上滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．
（2）當(dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂與砂桶質(zhì)量時(shí)可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砂與砂桶的重力．
（3）計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：t=0.02×5=0.1s；
小車的瞬時(shí)速度v_E=$\frac{DF}{2t}$=$\frac{0.0920-0.0420}{2×0.1}$=0.25m/s，小車的加速度：a=$\frac{EF-AB}{4{t}^{2}}$=$\frac{0.0920-0.0650-（0.0100-0.0000）}{4×0．{1}^{2}}$≈0.43m/s²．
如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是f=48Hz，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)間隔小于0.02s而求加速度時(shí)打點(diǎn)時(shí)間間隔按0.02s計(jì)算，時(shí)間偏大，所求加速度偏小．
故答案為：（1）①小車與紙帶相連，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，小車不與砂桶相連，適當(dāng)墊高長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端，輕推小車使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)；②細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．（2）小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂與砂桶的質(zhì)量．（3）0.25；0.43；�。�

點(diǎn)評(píng) 本田考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，本題是一道基礎(chǔ)題，掌握基礎(chǔ)知識(shí)即可解題，平時(shí)要注意基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握；應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論即可求出瞬時(shí)速度與加速度．