Question

12．（1）如圖（a）所示，是某同學(xué)所安裝的“探究牛頓第二定律”的實驗裝置，他在圖示狀態(tài)下開始做實驗，該同學(xué)的裝置和操作中的主要錯誤是：①應(yīng)將電池改為交流電；②沒有平衡摩擦力；③小車應(yīng)靠近打點計時器端；④左端連接的細(xì)線應(yīng)與木板平行

（2）圖（b）為某次實驗得到的紙帶，紙帶上相鄰計數(shù)點間有4個點未畫出，則小車的加速度大小為0.64m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）控制小車的質(zhì)量不變，改變砂桶與里面沙子的總質(zhì)量，實驗中得到如圖（c）所示的a-F圖象，圖象沒有過原點的原因是平衡摩擦力時木板墊的過高．

Answer 1

分析 （1）打點計時器應(yīng)使用交流電源；實驗時小車應(yīng)靠近打點計時器；
在實驗前應(yīng)平衡小車受到的摩擦力；砂桶與小車的連線應(yīng)平行于木板．
（2）根據(jù)勻變速運動的推論△x=at²求出加速度．
（3）驗證牛頓第二定律的實驗中應(yīng)平衡摩擦力，平衡摩擦力后小車受到的合力等于砂桶的重力，
如果平衡摩擦力時木板墊地太高，平衡摩擦力過度，小車受到的拉力大于砂桶的拉力

解答 解：（1）安裝儀器時我們需要注意：①平衡摩擦力，將木板一端墊高；②細(xì)線與木板平行，保證拉力在小車前進(jìn)的方向上；③打點計時器需要用交流電源；④釋放小車時應(yīng)讓小車從靠近計時器處釋放，在紙帶上打上盡量多的點；
故錯誤之處有：①應(yīng)將電池改為交流電；②沒有平衡摩擦力；③小車應(yīng)靠近打點計時器端；④左端連接的細(xì)線應(yīng)與木板平行；
（2）由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
設(shè)第一個計數(shù)點到第二個計數(shù)點之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄、x₅、x₆，
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₄-x₁=3a₁T²
x₅-x₂=3a₂T²
x₆-x₃=3a₃T²
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）
帶入數(shù)據(jù)得a=0.64m/s²．
（3）a-$\frac{1}{M}$圖象沒有過坐標(biāo)原點，在縱軸上有截距，表明在砂桶對小車沒有施加拉力前，小車已經(jīng)具有加速度，小車受到的合力大于砂桶的拉力，
這是由于在平衡摩擦力時，木板被墊地過高，平衡摩擦力過度造成的．
故答案為：（1）①應(yīng)將電池改為交流電；②沒有平衡摩擦力；③小車應(yīng)靠近打點計時器端；④左端連接的細(xì)線應(yīng)與木板平行；（2）0.64；（3）平衡摩擦力時木板墊的過高．

點評 本題考查了驗證牛頓第二定律實驗的注意事項、求加速度、實驗數(shù)據(jù)分析等；在驗證牛頓第二定律實驗時，應(yīng)平衡摩擦力，但平衡摩擦力不能過度．