Question

（1）．如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下，开始做实验，该同学有

（1）．如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下，开始做实验，该同学有装置和操作中的主要错误是：______（2）在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了使小车受到合外力等于小沙桶和沙的总重量，通常采用如下两个措施：（A）平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在小桶的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；（B）调整沙的多少，使沙和小沙桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M．请问：①以上哪一个措施中有何重大错误？______②在改正了上述错误之后，保持小车及砝码质量M不变．反复改变沙的质量，并测得一系列数据，结果发现小车受到的合外力（小桶及砂重量）与加速度的比值略大于小车及砝码质量M，经检查发现滑轮非常光滑，打点计时器工作正常，且事先基本上平衡了摩擦力，那么出现这种情况的主要原因是什么？______（3）图乙是上述实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02s，结合图乙给出的数据（单位cm），求出小车运动加速度的大小为______m/s 2 ，并求出纸带中P点瞬时速度大小为______m/s（计算结果均保留2位有效数字）

Answer 1

（1）在“验证牛顿第二定律”的实验中主要注意的问题是：①平衡摩擦力；②应用交流电源；③牵引小车的细线与木板平行；④开始实验时，小车从靠近打点计时器处释放． 所以主要错误是：①长木板右端未垫高以平衡摩擦力；②电源应改用4-6V交流电源；③牵引小车的细线没有与木板平行；④开始实验时，小车离打点计时器太远． （2）①中平衡摩擦力时，不应用小桶拉动小车做匀速运动，应让小车自身下滑（即无动力）来平衡摩擦力即可．故选A ②由于小桶及砂的失重，拉小车的合外力F= Mmg (M+m) = M M+m mg ＜mg，而处理数据时又将F=mg处理．因此， M= F a ＜ mg a ． （3）设：各段位移依次为：x 1 ，x 2 ，x 3 ，x 4 ，x 5 ，x 6 ； 由逐差法得： a= ( x 4 + x 5 + x 6 )-( x 1 + x 2 + x 3 ) 9 T 2 = 5.76×1 0 -2 9×0.0 4 2 =4.0m/s 2 P点为第5段的中间时刻，所以P点的速度等于第5段的平均速度： v P = x 5 T = 10.33×1 0 -2 0.04 ≈2.6m/s 故答案为：（1）主要错误是：①长木板右端未垫高以平衡摩擦力；②电源应改用6V交流电源；③牵引小车的细线没有与木板平行；④开始实验时，小车离打点计时器太远． （2）①A；②由于小桶及砂的失重，拉小车的合外力F＜mg，而处理数据时又将F=mg处理． （3）4.0；2.6