Question

某同学用图（a）所示的实验装置验证牛顿第二定律：（1）通过实验得到如图（b）所示的a-F图象，造成这一结

某同学用图（a）所示的实验装置验证牛顿第二定律：（1）通过实验得到如图（b）所示的a-F图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面的倾角______（填“偏大”或“偏小”）．（2）该同学在平衡摩擦力后进行实验，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足______的条件（3）该同学得到如图（c）所示的纸带．已知打点计时器电源频率为50Hz． A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个计数点，两计数点之间还有四个点未画出．由此可算出小车的加速度a=______m/s2（保留两位有效数字）．

Answer 1

（1）当拉力F等于0时，小车已经产生力加速度，故原因是平衡摩擦力时平衡摩擦力过大，在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角偏大．
（2）对整体分析，根据牛顿第二定律得，a=

mg

M+m

，
则绳子的拉力F=Ma=

mg

1+ m M

，
当M＞＞m，即砝码和盘的总质量远小于小车和小车上砝码的总质量时，砝码和盘的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力．
所以为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足M＞＞m 的条件．
（3）根据刻度尺的示数可知△x=s_DG-s_AD=3.90cm-2.10cm=1.80cm，
两计数点之间还有四个点未画出，所以时间间隔为T=0.1s，
代入公式△x=aT²可以求出加速度为：a=

0.0180

0.09

＝0.20m/s²．
故答案为：（1）偏大；（2）M＞＞m；（3）0.20．