Question

9．甲乙兩個同學共同做“驗證牛頓第二定律”的實驗，裝置如圖1所示．

①兩位同學用砝碼盤（連同砝碼）的重力作為小車受到的合力，需要平衡桌面的摩擦力對小車運動的影響，將長木板的一端適當墊高，在不掛砝碼盤的情況下，輕推小車，能使小車做勻速直線運動．另外，還應滿足砝碼盤（連同砝碼）的質量m遠小于小車的質量M．（填“遠小于”、“遠大于”或“近似等于”）
接下來，甲同學在保持小車質量不變的條件下，研究加速度與合力的關系；乙同學在保持合力不變的條件下，研究小車的加速度與質量的關系．
②甲同學通過對小車所牽引紙帶的測量，就能得出小車的加速度a．圖2是某次實驗所打出的一條紙帶，在紙帶上標出了5個計數(shù)點，在相鄰的兩個計數(shù)點之間還有4個點未標出，圖中數(shù)據(jù)的單位是cm．
實驗中使用的電源是頻率f=50Hz的交變電流．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以算出小車的加速度a=0.343m/s²．（結果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，為使繩子拉力為小車受到的合力，應先平衡摩擦力；為使繩子拉力等于砝碼和砝碼盤的重力，應滿足砝碼和砝碼盤的質量遠小于小車的質量；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．

解答 解：①“驗證牛頓第二定律”的實驗中，為使繩子拉力為小車受到的合力，應先平衡摩擦力，方法是將長木板的一端適當墊高，在不掛砝碼盤的情況下，小車能夠自由地做勻速直線運動，另外為使繩子拉力等于砝碼盤（連同砝碼）的質量，必須滿足滿足砝碼盤（連同砝碼）的質量m遠小于小車的質量M的條件．
②每打五個點取一個計數(shù)點，又因打點計時器每隔0.02s打一個點，所以相鄰兩計數(shù)點間的時間T=0.1s；
在勻變速直線運動中連續(xù)相等時間內的位移差為常數(shù)即△x=aT²，逐差法知a=$\frac{{（x}_{4}+{x}_{3}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{4{T}^{2}}$=$\frac{（17.47-8.05）-8.05}{4×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$=0.343m/s²
故答案為：①勻速直線  遠小于       ②0.343

點評 明確實驗原理是解決有關實驗問題的關鍵．在驗證牛頓第二定律實驗中，注意以下幾點：（1）平衡摩擦力，這樣繩子拉力才為合力；（2）滿足砝碼（連同砝碼盤）質量遠小于小車的質量，這樣繩子拉力才近似等于砝碼（連同砝碼盤）的重力．