Question

20．在“验证牛顿第二定律”的实验中：
（1）某同学所安装的装置如图1所示，并在图示状态下，开始做实验，请指出该同学的装置和操作中主要的四点错误：
①长木板右端未垫高以平衡摩擦力；
②电源应改用6V交流电源；
③牵引小车的细线不与木板平行；
④开始实验时，小车离打点计时器太远；
（2）在研究加速度跟合外力的关系的实验过程中，做出的a-F图线应如图3中图线1所示，小张同学根据实验作出图线如图3中的图线2所示，原因是平衡摩擦力时木板垫得过高（或倾角过大），小李同学根据实验作出的图线如图3中的图线3所示，原因是未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力（或倾角过小）．

Answer 1

分析 （1）打点计时器应使用交流电源；实验时小车应靠近打点计时器；在实验前应平衡小车受到的摩擦力；砂桶与小车的连线应平行于木板；
（2）探究加速度与力、质量关系实验要平衡摩擦力，没有平衡摩擦力、或平衡摩擦力不足、或平衡摩擦力过大都会造成a-F图象不过原点，分析图示图象答题．

解答 解：（1）安装仪器时我们需要注意：①平衡摩擦力，将木板一端垫高；②细线与木板平行，保证拉力在小车前进的方向上；③打点计时器需要用交流电源；④释放小车时应让小车从靠近计时器处释放，在纸带上打上尽量多的点；
（2）由图2看出，图线2在不挂勾码时已经有加速度a，说明平衡摩擦力时，右端垫的过高，因此平衡摩擦力过度；
由图3可知，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，是没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不足引起的．  
故答案为：（1）①长木板右端未垫高以平衡摩擦力
②电源应改用6V交流电源
③牵引小车的细线不与木板平行
④开始实验时，小车离打点计时器太远
（2）平衡摩擦力时木板垫得过高（或倾角过大）；未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力（或倾角过小）．

点评 在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于钩码质量的双重条件下，才能用钩码重力代替小车所受的合力！