Question

在做“验证牛顿第二定律”的实验时（装置如图1所示）（1）研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量

在做“验证牛顿第二定律”的实验时（装置如图1所示）（1）研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：（A）用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量．（B）按图装好实验器材．使带滑轮长木板右端抬起，平衡摩擦力．（C）把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶．（D）将打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量．（E）保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验．（F）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值．（G）作a-M关系图象，并由图象确定a、M关系．在上述步骤中，有错误或处理不恰当的是步骤______，应把______改为______．步骤______，应把______改为______．（2）利用上题装置做“验证牛顿第二定律”的实验时：甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图2所示中的直线Ⅰ，乙同学画出的图象为图中的Ⅱ直线．直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大．明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是______．（A）实验前甲同学没有平衡摩擦力（B）甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了（C）实验前乙同学没有平衡摩擦力（D）乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了（3）在用接在50Hz交流电源上的打点计时器测定小车做匀加速直线运动的加速度的实验中，得到如图3所示的一条纸带，从比较清晰的点开始起，每5个打印点取一个计数点，分别标上0、1、2、3…量得0与1两点间的距离s1=30mm，3与4两点间的距离s4=48mm，打下0与1两点之间时间内小车的平均速度______m/s，则小车的加速度为______m/s2．

Answer 1

（1）电磁打点计时器使用的是4-6v的低压交流电源，故步骤D中不能使用蓄电池而应该使用4-6v的低压交流学生电源．
根据牛顿第二定律可知物体的加速度a与物体的质量M成反比，所以a-M图象是曲线，而仅仅根据曲线很难判定加速度a与物体的质量M到底是什么关系，但a?

1

M

应该成正比例关系，而正比例关系图象是一条过坐标原点的直线，所以应作a-

1

M

图象．
（2）我们认为绳子的拉力就等于物体所受的合外力，而直线Ⅰ意味着当拉力为0时物体的加速度大于0，即合力不为0，这说明物体的重力沿斜面的分量大于物体所受的斜面的摩擦力，即平衡摩擦力过度，即在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了．
Ⅱ直线意味着当拉力大于0时物体的加速度等于0，即此时合力仍等于0，这说明拉力与重力沿斜面的分力的和等于物体所受到的滑动摩擦力，即忘记平衡滑动摩擦力和平衡摩擦力不够即把长木板的末端抬得过低了．
故可能正确的为BC．
故选BC．
（3）0和1两点之间的平均速度

.

v

=

S1

t

=

S1

5T

=

0.03

0.1

=0.30m/s，
利用逐差法根据△S=at²可得物体的加速度a=

S4?S1

3t2

=

0.048?0.030

3×0．12

=0.60m/s²
故答案为0.30m/s，0.60m/s²．
故本题的答案为（1）答案：D，蓄电池，学生电源     G，a-M，a?

1

M

（2）（B）（C）
（3）0.30m/s，0.60m/s²．