Question

19．如图1所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置．

①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砝码和砝码盘的总重量，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，直到小车在砝码盘的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；
B．在调整砝码多少的过程中，要保证砝码和砝码盘的总质量m远小于小车和砝码的总质量M．
以上哪一个措施中有何重大错误？（说明错误点）A有错误，平衡摩擦力时不能悬挂砝码盘
②如图2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4.0m/s²，并求出纸带中P点瞬时速度大小为2.6m/s（计算结果均保留2位有效数字）

Answer 1

分析 ①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砝码盘的总质量，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，直到小车在无拉力的作用下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；b、调整砝码的多少，使砝码和砝码盘的总质量m远小于小车和砝码的总质量M；
②根据匀变速直线运动的推论求出加速度与瞬时速度．

解答 解：①A中平衡摩擦力时，不应用砝码盘拉动小车做匀速运动，应让小车自身下滑（即无拉力）来平衡摩擦力即可．
B由于砝码盘失重，拉小车的合外力F=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$＜mg，而处理数据时又将F=mg处理．因此，m＜＜M，B没有错误．
②由匀变速直线运动的推论△x=at²可知，加速度：a=$\frac{{x}_{4}-{x}_{1}+{x}_{5}-{x}_{2}+{x}_{6}-{x}_{3}}{9（2T）^{2}}$=$\frac{0.0968-0.0774+0.1033-0.0841+0.1095-0.0905}{9×（2×0.02）^{2}}$≈4.0m/s²；
打纸带P的瞬时速度：v_P=$\frac{{x}_{5}}{2T}$=$\frac{0.1033}{2×0.02}$≈2.6m/s；
故答案为：①A有错误，平衡摩擦力时不能悬挂砝码盘；②4.0；2.6．

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据处理，知道实验原理与实验注意事项即可解题；应用匀变速直线运动的推论可以求出加速度与瞬时速度；平时要注意基础知识的学习与掌握．