Question

16．某同学用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律：

（1）备有下列器材：A．长木板；B．电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C．细绳、小车、砝码；D．装有细沙的小桶；E．薄木板；F．毫米刻度尺；
还缺少的一件器材是天平．
（2）该同学得到如图丙所示的纸带．已知打点计时器电源频率为50Hz． A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个计数点，两计数点之间还有四个点未画出．由此可算出小车的加速度a=0.20m/s²（保留两位有效数字）．

（3）将小车静止地放在水平长木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器．把木板不带滑轮的一端慢慢垫高如图（乙）所示，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止．请问这位同学的操作否正确（填是、否）
（4）如果这位同学先进行（3）中的操作，然后不断改变小车的拉力F，得到M（小车质量）保持不变情况下的a-F图线是图丁中的C（填选项代号的字母）．

Answer 1

分析 （1）根据实验的具体操作步骤以及所要测量的数据，即可明确所需器材；
（2）根据匀变速直线运动的规律△x=aT²可以求出加速度的大小．
（3）根据平衡摩擦力的方法确定应如何判断摩擦力已平衡；
（4）根据（3）中的做法可明确物体的受力情况，从而确定图象．

解答 解：（1）实验中需要根据牛顿第二定律进行数据处理，并且拉力由砝码的重力代替；故应需要天平；
（2）根据刻度尺的示数可知△x=s_DG-s_AD=3.90cm-2.10cm=1.80cm，
两计数点之间还有四个点未画出，所以时间间隔为T=0.1s，
代入公式△x=aT²可以求出加速度为：a=$\frac{0.0180}{0.09}=0.20$m/s²．
（3）平衡摩擦力时应是让小车静止在斜面上，用手轻轻一推后，小车做匀速直线运动；该同学使小车下滑时，重力的分力已经大于了摩擦力；故该做法错误；
（4）若平衡摩擦力做度，则在没有拉力的情况下，物体已经具有加速度；故图象为C；
故答案为：（1）天平（2）0.20    （3）否   （4）C

点评 本题考查验证牛顿第二定律的实验；对于教科书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等．