Question

2．如圖甲所示，為某同學(xué)安裝的“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置，在小車的前端固定一個傳感器，和砂桶連接的細線接在傳感器上，通過傳感器可顯示出細線的拉力．在圖示狀態(tài)下開始做實驗．
（1）從圖上可以看出，該同學(xué)在裝置和操作中的主要錯誤是本實驗沒有平衡摩擦力，則砂桶的重力不等于小車受到的拉力；
牽引小力的繩子沒有和桌面平行，會產(chǎn)生斜向上的拉力；
因紙帶的長度有限，故開始時應(yīng)讓小車靠近打點計時器；．
（2）若砂和砂桶的質(zhì)量為m，小車和傳感器的總重量為M做好此實驗不需要（填“需要”或“不需要”）M?m的條件．
（3）圖乙為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz．根據(jù)紙帶可求出電火花計時器打B點時的速度為1.6m/s，小車的加速度大小為3.2m/s²．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）分析實驗的原理圖，根據(jù)實驗中的注意事項及減小誤差的方法等分析本實驗存在的問題；
（2）該實驗中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量．
（3）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，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點時小車的瞬時速度大�。�

解答 解：（1）從圖上可以看出，該同學(xué)在裝置和操作中的主要錯誤是：
本實驗沒有平衡摩擦力，則砂桶的重力不等于小車受到的拉力；
牽引小力的繩子沒有和桌面平行，會產(chǎn)生斜向上的拉力；
因紙帶的長度有限，故開始時應(yīng)讓小車靠近打點計時器；
（2）該實驗中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小，不是將砂和砂桶的重力作為小車的拉力，故不需要M?m的條件．．
（3）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大�。�
v_B=$\frac{0.0619+0.0670}{2×0.04}$=0.40m/s
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：
a=$\frac{（0.0721+0.0772）-（0.0619+0.0670）}{4{×（0.04）}^{2}}$=3.2m/s²．
故答案為：（1）本實驗沒有平衡摩擦力，則砂桶的重力不等于小車受到的拉力；
牽引小力的繩子沒有和桌面平行，會產(chǎn)生斜向上的拉力；
因紙帶的長度有限，故開始時應(yīng)讓小車靠近打點計時器；
（2）不需要
（3）1.6；3.2

點評 本題考查了實驗裝置分析，知道實驗原理與實驗注意事項、分析清楚圖示實驗情景即可正確解題．要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．