Question

4．某同學(xué)用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證牛頓第二定律：
（1）通過實(shí)驗(yàn)得到如圖（b）所示的a-F圖象，造成這一結(jié)果的原因是：在平衡摩擦力時(shí)木板與水平桌面的傾角偏大（填“偏大”或“偏小”）．

（2）該同學(xué)在平衡摩擦力后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為了便于探究、減小誤差，應(yīng)使小車質(zhì)量M與砝碼和盤的總質(zhì)量m滿足M》m的條件
（3）該同學(xué)從打下的若干紙帶中選出了如圖所示的一條〔每?jī)牲c(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出來），圖中上部的數(shù)字為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離．  打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率率為50Hz．

由這些已知數(shù)據(jù)計(jì)算：
①該勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a=2.07m/s²．
②與紙帶上D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v=1.22m/s．（答案均要求保角3位有效數(shù)宇）

Answer 1

分析 1、考查實(shí)驗(yàn)時(shí)平衡摩擦力時(shí)出現(xiàn)的誤差問題，不是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，就是平衡摩擦力時(shí)過大．從圖上分析兩圖各是什么原因即可．
2、根據(jù)牛頓第二定律求出繩子拉力與砝碼和盤的總重力的關(guān)系，判斷出在什么情況下砝碼和盤的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力．
3、根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律△x=aT²可以求出加速度的大�。�

解答 解：（1）當(dāng)拉力F等于0時(shí)，小車已經(jīng)產(chǎn)生力加速度，故原因是平衡摩擦力時(shí)平衡摩擦力過大，在平衡摩擦力時(shí)木板與水平桌面間的傾角偏大．
（2）對(duì)整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，
則繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
當(dāng)M＞＞m，即砝碼和盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和小車上砝碼的總質(zhì)量時(shí)，砝碼和盤的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力．
所以為了便于探究、減小誤差，應(yīng)使小車質(zhì)量M與砝碼和盤的總質(zhì)量m滿足M＞＞m 的條件．
（3）每?jī)牲c(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出來，時(shí)間間隔為T=0.1s，
由紙帶點(diǎn)跡分布，由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由兩分法可得加速度為；a=$\frac{（11.18+13.27+15.32）-（5.00+7.04+9.09）}{{（3×0.1）}^{2}}×$10^-2m/s²=2.07m/s²
$\frac{11.18+13.27}{0.2}{×10}^{-2}m/s=1.22m/s$
故答案為：（（1）偏大
（2）M＞＞m
（3）2.07，1.22

點(diǎn)評(píng) 教科書本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．
對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由．比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．