Question

11．同學們在做“驗證牛頓第二定律”的實驗．
（1）甲同學為了使小車受到合外力等于小砂桶和砂的總重量，他采用如下兩個措施：
A．平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復移動木塊的位置，直到小車在小桶的拉動下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運動；
B．調整砂的多少，使砂和小砂桶的總質量m遠小于小車和砝碼的總質量M．
請問：以上哪一個措施中有何重大錯誤？
答：平衡摩擦力時不能掛小桶．
（2）乙同學在實驗中，他保持小車及砝碼質量M不變．反復改變砂的質量，并測得一系列數(shù)據(jù)，結果發(fā)現(xiàn)小車受到的合外力（小桶及砂重量）與加速度的比值略大于小車及砝碼質量M，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)滑輪非常光滑，打點計時器工作正常，且事先基本上平衡了摩擦力，那么出現(xiàn)這種情況的主要原因是什么？
答：由于失重，拉小車的合力T＜mg．
（3）甲同學改用圖1實驗裝置，平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上，掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如表：

砝碼盤中砝碼總重力F（N）	0.196	0.392	0.588	0.784	0.980
加速度a�。╩•s-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖2中作出a-F的關系圖象．并根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過原點，請說明主要原因是：未計入砝碼盤的重力．

Answer 1

分析 在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，為了使小車受到合外力等于小沙桶和沙的總重量，通常采用如下兩個措施：①平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復移動木塊的位置，直到小車在無動力的作用下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運動；②調整沙的多少，使沙和小沙桶的總質量m遠小于小車和砝碼的總質量M
同時要注意根據(jù)實驗的原理和實驗方法分析實驗中的注意事項及實驗結論．

解答 解：（1）中平衡摩擦力時，不應用小桶拉動小車做勻速運動，應讓小車自身下滑（即無動力）來平衡摩擦力即可． 故選：A
（2）由于小桶及沙的失重，拉小車的合外力F=$\frac{Mmg\;}{M+m}$＜mg，而處理數(shù)據(jù)時又將F=mg處理．因此，$M=\frac{F}{a}＜\frac{mg}{a}$．
（3）根據(jù)該組實驗數(shù)據(jù)作出a-F的關系圖象如圖；
從圖中圖線可發(fā)現(xiàn)當拉力F等于0時，加速度大于0，所以實驗中存在的問題可能是：未計入砝碼盤的質量．
故答案為：（1）平衡摩擦力時不能掛小桶；
（2）由于失重，拉小車的合力T＜mg；（2）如圖，未計入砝碼盤的質量

點評 本題考查驗證牛頓第二定律的實驗；要明確此題在驗證牛頓第二定律用到的原理，圍繞原理，記憶需要測量的物理量及實驗時的注意事項．