Question

高中物理(验证牛顿运动定律)

高中物理(验证牛顿运动定律)看图

Answer 1

这个问题是牛顿第二定律最难理解的问题，那是因为不少学生不知道如何去理解，同时，老师也没有说出关键点，要理解这个问题，只要牢牢抓住三点：
第一，真实的加速度是如何得到的，第二，图像的点数据的来源，第三，哪些数据是真实数据，哪些数据是误差数据？下面，我就根据上述三点分析这个问题。
第一，加速度怎么得到的，显然，这个系统有一个质量为M的小车，质量为m的砂桶，设运动过程中，小车和砂桶之间的拉力为T，运动加速度为a，
那么根据牛顿第二定律，对小车，有T=Ma，对砂桶，有mg-T=ma，
两式消去T，得a=mg/(M+m)，当然，也可以对整体牛顿第二定律，有mg=(M+m)a
同样也可以得到a=mg/(M+m)，这个加速度的表达式。
第二，图像数据来源，图像中的a是打点计时器通过运动学公式算出来的，不是根据牛顿第二定律公式计算的（因为我们要验证牛顿第二定律，当然不能用牛顿第二定律算），而小车运动的合力，是绳子提供的。质量1/M的数据是称出来的。
第三，哪个是真实数据，哪个是误差数据？显然，质量1/M是真实数据，这不用怀疑的（不考虑相对论效应），但是a是误差数据，为什么呢？第二点提到，小车运动的合力，是绳子提供的，实验过程中，我们认为小车的合力等于砂桶的重力，就是T=mg，也就是说，实验中的a数据是这样来的（注意，是实验数据公式，不是理论公式）：a=T/(M+m)，而理论上，mg-T=ma，所以T=mg-ma，所以实际上T会随着运动加速度增大而减少，不是固定不变的，所以图像数据的a会越来越小，因此最后描点就会变成D选项那样。假如满足M>>m，那么可以认为M+m=M，于是a=mg/(M+m)=mg/M，这样就更接近直线，这就是为什么实验要强调M>>m这个条件。

Answer 2

2正确答案 D
根据牛顿第二定律
mg=(m+M)a
a=mg/(m+M)
不考虑沙桶质量。使得加速度的测量值偏小 D正确

追问

他的横轴是什么意思

追答

图像a-1/M 中的横轴表示的是小车和沙桶的总质量的倒数