Question

16．某同學(xué)用圖甲所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律：

（1）備有下列器材：A．長木板；B．電磁打點計時器、低壓交流電源、紙帶；C．細繩、小車、砝碼；D．裝有細沙的小桶；E．薄木板；F．毫米刻度尺；
還缺少的一件器材是天平．
（2）該同學(xué)得到如圖丙所示的紙帶．已知打點計時器電源頻率為50Hz． A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個計數(shù)點，兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出．由此可算出小車的加速度a=0.20m/s²（保留兩位有效數(shù)字）．

（3）將小車靜止地放在水平長木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器．把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高如圖（乙）所示，直到小車由靜止開始沿木板向下滑動為止．請問這位同學(xué)的操作否正確（填是、否）
（4）如果這位同學(xué)先進行（3）中的操作，然后不斷改變小車的拉力F，得到M（小車質(zhì)量）保持不變情況下的a-F圖線是圖丁中的C（填選項代號的字母）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的具體操作步驟以及所要測量的數(shù)據(jù)，即可明確所需器材；
（2）根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律△x=aT²可以求出加速度的大小．
（3）根據(jù)平衡摩擦力的方法確定應(yīng)如何判斷摩擦力已平衡；
（4）根據(jù)（3）中的做法可明確物體的受力情況，從而確定圖象．

解答 解：（1）實驗中需要根據(jù)牛頓第二定律進行數(shù)據(jù)處理，并且拉力由砝碼的重力代替；故應(yīng)需要天平；
（2）根據(jù)刻度尺的示數(shù)可知△x=s_DG-s_AD=3.90cm-2.10cm=1.80cm，
兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，所以時間間隔為T=0.1s，
代入公式△x=aT²可以求出加速度為：a=$\frac{0.0180}{0.09}=0.20$m/s²．
（3）平衡摩擦力時應(yīng)是讓小車靜止在斜面上，用手輕輕一推后，小車做勻速直線運動；該同學(xué)使小車下滑時，重力的分力已經(jīng)大于了摩擦力；故該做法錯誤；
（4）若平衡摩擦力做度，則在沒有拉力的情況下，物體已經(jīng)具有加速度；故圖象為C；
故答案為：（1）天平（2）0.20    （3）否   （4）C

點評 本題考查驗證牛頓第二定律的實驗；對于教科書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．
對于實驗我們要清楚每一項操作存在的理由．比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．