Question

“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，某組同學制定實驗方案、選擇實驗器材且組裝完成，在接通電源進行實驗之前，實驗裝置如圖1所示．

（1）下列對此組同學操作的判斷正確的是

BCD

A．打點汁時器不應該固定在長木板的最右端，而應該固定在靠近定滑輪的那端，即左端．
B．打點汁時器不應使用干電池．應使用低壓交流電源
C．實驗中不應該將長木板水平放置，應該在右端墊起合適的高度，平衡小車的摩擦力
D．小車初始位囂不應該離打點汁時器太遠，而應該靠近打點計時器放置
（2）保持小車質量不變，改變砂和砂桶質量，該同學根據實驗數據作出了加速度a與合力F圖線如圖2，該圖線不通過原點，明顯超出偶然誤差范圍，其主要原因是

平衡摩擦力過度

．
（3）砂和砂桶質量m

B

  小車質量M時，才可以認為細繩對小車的拉力F的大小近似等于砂和砂桶的重力
A．遠大于
B．遠小于
C．接近（相差不多）
D．大于
（4）某同學順利地完成了實驗．某次實驗得到的紙帶如圖3所示，紙帶中相鄰計數點間的 距離已標出，相鄰計數點間還有四個點沒有畫出．由此可求得打點1時小車的速度是

0.26

m/s．小車的加速度大小

0.50

m/s²．（結果保留二位有效數字）

Answer 1

分析：（1）打點計時器應固定在沒有定滑輪的一端，打點計時器使用交流了電；實驗時應平衡摩擦力；開始時小車應靠近打點計時器．
（2）平衡摩擦力時，如果木板墊起的太高，過平衡摩擦力，小車重力平行于木板方向的分力大于小車受到的摩擦力，在不施加拉力時，小車已經有加速度，a-F圖象不過坐標原點，在a軸上有截距．
（3）砂與砂桶的質量遠小于小車質量時，細線對小車的拉力近似等于砂和砂桶的重力．
（4）做勻變速運動的物體在某段時間內的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度；
做勻變速運動的物體在相鄰的相等時間間隔內的位于之差是定值，△x=at²，據此求出紙帶的加速度．

解答：解：（1）A、打點汁時器應該固定在長木板沒有定滑輪的右端，故A錯誤；
B、打點汁時器不應使用干電池．應使用低壓交流電源，故B正確；
C、實驗中不應該將長木板水平放置，應該在右端墊起合適的高度，平衡小車的摩擦力，故C正確；
D、小車初始位囂不應該離打點汁時器太遠，而應該靠近打點計時器放置，故D正確；
故選BCD．
（2）由圖2所示a-F圖象可知，圖象不過原點，在a軸上有截距，這說明在不加拉力時，小車已經具有加速度，這是由于平衡摩擦力時木板墊的過高，木板傾角過大，平衡摩擦力過度造成的．
（3）砂和砂桶質量m遠小于小車質量M時，才可以認為細繩對小車的拉力F的大小近似等于砂和砂桶的重力，故B正確．
（4）計數點間的時間間隔t=0.02×5=0.1s，小車做勻變速運動，
打點1時小車的速度v₁=

x1+x2

2t

=

0.0240s+0.0289m

2×0.1s

≈0.26m/s；
小車做勻變速直線運動，△x=at²，小車加速度a=

x3-x1

2t2

=

0.0339m-0.0240m

2×(0.1s)2

≈0.50m/s²．
故答案為：（1）BCD；（2）平衡摩擦力過度；（3）B；（4）0.26；0.50．

點評：要知道驗證牛頓第二定律實驗的注意事項，要會處理實驗數據，能根據打出的紙帶求出物體的加速度、物體的瞬時速度．