Question

20．驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在水平桌面上放置一帶有定滑輪的長木板，將光電門固定在長木板上的B點(diǎn)．小車上端固定寬度為d的遮光條，前端固定力傳感器，一物體通過細(xì)線跨過定滑輪與力傳感器相連，這樣傳感器就可測出細(xì)線拉力的大�。�每次小車都從同一位置A由靜止釋放，已知A、B間的距離為L．改變小車上砝碼個(gè)數(shù)，測出小車的質(zhì)量M（含砝碼、傳感器與遮光條），記錄對(duì)應(yīng)傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時(shí)間△t．
（1）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)提出如下觀點(diǎn)，其中正確的是BC
A．L越大，實(shí)驗(yàn)誤差越大  
B．牽引小車的細(xì)繩應(yīng)與木板平行
C．應(yīng)平衡小車受到的摩擦力
D．物體的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
（2）遮光條通過光電門時(shí)的速度為$\frackyx1vu7{△t}$；小車加速度的表達(dá)式為a=$\frac{zkixkhw^{2}}{2L△{t}^{2}}$．（用題中所給的字母表示）
（3）根據(jù)測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以F為縱軸，以$\frac{M}{△{t}^{2}}$為橫軸，若得到一條過原點(diǎn)的直線，則可驗(yàn)證牛頓第二定律．（用題中所給的字母表示）

Answer 1

分析 （1）要使繩子的拉力等于小車受到的合力，實(shí)驗(yàn)前必須先平衡摩擦力，牽引小車的細(xì)繩應(yīng)與木板平行，注意本實(shí)驗(yàn)中繩子的拉力是用力傳感器讀出的，不是由重物的重力代替的．
（2）遮光板通過光電門的時(shí)間很短，可以用對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度，根據(jù)速度位移關(guān)系公式v²=2as列式求解加速度；
（3）根據(jù)牛頓第二定律列式分析即可明確如何建立坐標(biāo)系；

解答 解：（1）A、L越大，到達(dá)B點(diǎn)的速度越大，時(shí)間越短，根據(jù)${v}_{B}=\fraclkb7mvz{△t}$求出的B的速度誤差越小，則實(shí)驗(yàn)誤差越小，故A錯(cuò)誤；
B、要使繩子的拉力等于小車受到的合力，實(shí)驗(yàn)前必須先平衡摩擦力，牽引小車的細(xì)繩應(yīng)與木板平行，這樣繩子的拉力才等于小車受到的合力，故BC正確；
D、本實(shí)驗(yàn)中繩子的拉力是用力傳感器讀出的，不是由重物的重力代替，所以不需要滿足重物的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤．
（2）由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度，故B點(diǎn)速度${v}_{B}=\fraclp5qxw5{△t}$，
根據(jù)速度位移關(guān)系公式v_B²=2aL，有
a=$\frac{k75gajl^{2}}{2L△{t}^{2}}$
（2）根據(jù)牛頓第二定律可知，F(xiàn)=Ma=M$\frac{vdbybx8^{2}}{2L△{t}^{2}}$，
故加速度表達(dá)式為：a=$\frac{nkjrrmn^{2}}{2L△{t}^{2}}$；
（3）由以上表達(dá)式可知，以F為縱軸，以$\frac{M}{△{t}^{2}}$為橫軸，若得到一條過原點(diǎn)的直線，則可驗(yàn)證牛頓第二定律．
故答案為：（1）BC；（2）$\frac{x4qq7l5^{2}}{2L△{t}^{2}}$；（2）$\frac{M}{△{t}^{2}}$

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵明確探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，知道減小系統(tǒng)誤差的方法，并掌握建立直角坐標(biāo)系的方法．