Question

（1）在《验证牛顿第二定律》的实验中备有下列器材：
A．打点计时器；B．砝码；C．刻度尺；D．低压交流电源；E．纸带和复写纸；F．导线、细线；G．小车；H．砂和小桶；I．带滑轮的长导轨．其中缺少的器材是：______．
（2）在该实验中必须采用控制变量法，若要验证a-F的关系时，应保持______不变，用桶和砂子所受的总的重力作为______，用所打纸带上的数据测小车的加速度．
（3）改变所挂桶内砂子的质量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）．此图线的AB段明显偏离直线，且图象不过坐标原点，造成这些误差的主要原因是：______．
A．导轨倾斜过小　　　　　　　　　　 B．导轨倾斜过大
C．所挂桶和砂子的总质量太大　　　D．所用小车的质量太大．

Answer 1

解：（1）当物体所受的合外力一定时，物体的加速度a跟物体质量M成反比，故需要测量物体的质量，而测量物体的质量M所用的工具是天平，故本实验中缺少的器材是天平．
（2）根据牛顿第二定律F=Ma可知在质量M不变的情况下，物体的加速度a与物体所受的合外力F成正比，故要验证a-F的关系时，应保持小车质量M不变．在桶和砂子的质量m远小于小车和砝码的质量M时，用桶和砂子所受的总的重力作为小车所受合外力．
（3）根据牛顿第二定律可知mg=（m+M）a则a==，故在M一定的情况下，
当m＜＜M时绳子拉力T==mg，故小车的加速度a=，所以a-F关系图线是一条直线，
但随桶和砂子的质量m增大，绳子拉力T=≠mg，a-F关系图线不再是正比例函数图线，当m＞＞M时，物体的加速度等于g，故随m的增大物体的a-F关系图象偏离直线．故AB段明显偏离直线，且图象不过坐标原点，造成这些误差的主要原因是所挂桶和砂子的总质量太大不再满足m＜＜M．故C正确，故选C．
故本题的答案为：（1）天平；
（2）小车质量；小车所受合外力；
（3）C．
分析：（1）在本实验中需要测量物体的质量，各计数点之间的距离，各各计数点之间的时间．
（2）在小车质量保持不变时，物体的加速度a跟物体所受的合外力F成正比．在桶和砂子的质量m远小于小车和砝码的质量M时，用桶和砂子所受的总的重力作为小车所受合外力．
（3）根据牛顿第二定律可知mg=（m+M）a则a==，故在M一定的情况下，随桶和砂子的质量m增大，物体的加速度a增加的越来越慢，使图象偏离直线．
点评：只要掌握了实验的基本原理就能顺利解决本实验的所有相关题目，故掌握实验原理是学习实验的重中之重．