Question

（2008?广州一模）用如图（甲）所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力．
（1）某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图（乙），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是否正确？如果不正确，应当如何进行？答：

该同学的操作不正确，正确的操作应该为给小车一个初速度，小车能够带动纸带匀速下滑

．
（2）如果这位同学先如（1）中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下的a-F图线是图中的

C

（将选项代号的字母填在横线上）．

（3）打点计时器使用的交流电频率f=50Hz．下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出．写出用s₁、s₂、s₃、s₄以及f来表示小车加速度的计算式：a=

(s3+s4-s2-s1)f2

100

．根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为

0.60

m/s²（结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）小车由静止下滑，说明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡过度，当小车带动纸带匀速下滑时说明平衡摩擦力；
（2）正确的a-F图象应该是过原点的直线，由于平衡摩擦力过度，因此图象在纵轴上有截距，
（3）根据匀变速直线运动的特点，利用逐差法可以求出其加速度的大小．

解答：解：（1）小车由静止下滑，说明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡过度，所以该同学的操作不正确，正确的操作应该为给小车一个初速度，小车能够带动纸带匀速下滑．
故答案为：该同学的操作不正确，正确的操作应该为给小车一个初速度，小车能够带动纸带匀速下滑．
（2）如果这位同学先如（1）中的操作，导致平衡摩擦力过度，因此当小车上还没有挂砂和砂桶时，小车应该就已经有加速度了，故图象ABD错误，C正确．
故选C．
（3）由题意可知两计数点只觉得时间间隔为：△T=

5

f

=0.1s，根据匀变速直线运动推论有：
s3-s1=2a1T2
s4-s2=2a2T2
a=

a1+a2

2

即：a=

(s4+s3-s2-s1)f2

100

带入数据解得：a=0.60m/s²
故答案为：a=

(s4+s3-s2-s1)f2

100

，0.60m/s²．

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，同时加强基础物理知识在实验中的应用，加强解决实验问题的能力．