Question

6．某物理小組利用如圖1所示實驗裝置探究牛頓第二定律．
（1）小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器．把木板的一側(cè)墊高，以補償打點計時器對小車的阻力及其他阻力，具體做法是：調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時能拖動紙帶沿木板勻速運動．

（2）該實驗把盤和重物的總重量近似視為等于小車運動時所受的拉力大�。�小車做勻加速直線運動，在紙帶上打出一系列小點．打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz．圖2是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6是計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個點未畫出．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算小車加速度a=0.25m/s²（保留兩位有效數(shù)字）．若已知小車質(zhì)量為200g，重力加速度大小為g=9.8m/s²，則可計算出盤和重物的總質(zhì)量m=5.1g（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）本實驗中要求用沙和沙桶的拉力等效代替繩子的拉力，故應保證小車受到的摩擦力為零，根據(jù)平衡摩擦力的方法求解；
（2）利用逐差法△x=aT²可以求出物體的加速度大小，根據(jù)牛頓第二定律求出m；

解答 解：（1）平衡摩擦力時，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動即可；
（2）利用逐差法△x=aT²可以求出物體的加速度大小
得$a=\frac{（{x}_{4}^{\;}+{x}_{5}^{\;}+{x}_{6}^{\;}）-（{x}_{1}^{\;}+{x}_{2}^{\;}+{x}_{3}^{\;}）}{（3T）_{\;}^{2}}$=$\frac{（2.13cm+2.39cm+2.63cm）-（1.40cm+1.64cm+1.89cm）}{（3×0.1s）_{\;}^{2}}$=$25cm/{s}_{\;}^{2}=0.25m/{s}_{\;}^{2}$
根據(jù)牛頓第二定律
對小車：T=Ma
對盤和砝碼：mg-T=ma
聯(lián)立得mg=（M+m）a
代入數(shù)據(jù)：10m=（0.2+m）×0.25
解得：$m=5.1×1{0}_{\;}^{-3}kg=5.1g$
故答案為：（1）調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時能拖動紙帶沿木板勻速運動      （2）0.25       5.1

點評 解決實驗問題的關鍵是明確實驗原理，同時熟練應用基本物理規(guī)律解決實驗問題，知道為什么盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時盤和砝碼的重力可以認為等于小車的拉力，對于基本知識規(guī)律不但明白是什么還要知道為什么．