Question

小华所在的实验小组利用如图（甲）所示的实验装置探究牛顿第二定律，打点计时器使用的交流电频率f=50Hz，当地的重力加速度为g．
（1）在实验前必须进行平衡摩擦力，其步骤如下：取下细线和砂桶，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到

轻推小车，使小车恰好做匀速直线运动

．
（2）图乙是小华同学在正确操作下获得的一条纸带，其中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)-(s1+s2)

100

f²

； 若S₁=2.02cm，S₂=4.00cm，S₃=6.01cm，则B点的速度为：V_B=

0.30

m/s（保留两位有效数字）．
（3）在平衡好摩擦力的情况下，探究小车加速度a与小车质量M的关系中，某次实验测得的数据如下表所示．根据这些数据在坐标图中描点并作出a-

1

M

图线．从图线可得结论

在力一定时，加速度与质量成反比

．

I/M	a
4.0	1.2
3.6	1.1
2.0	0.6
1.4	0.4
1.0	0.3

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）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
（3）根据表中实验数据在坐标纸上描出对应的点，然后根据描出的点作出图象，然后根据图象特点得出实验结论．

解答：解：（1）在实验前必须进行平衡摩擦力，其步骤如下：取下细线和砂桶，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车，使小车恰好做匀速直线运动．
（2）由题意可知两计数点间的时间间隔为：t=5T=

5

f

=0.1s，与匀变速直线运动推论得：
s₃-s₁=2a₁t²，s₄-s₂=2a₂t²，a=

(s3+s4)-(s1+s2)

4t2

=

(s3+s4)-(s1+s2)

100

f²；
利用匀变速直线运动的推论：B点的瞬时速度v_B=

s1+s2

2t

≈0.30m/s；
（3）应用描点法画出图象如下所示，由图象可知，a-

1

M

图象过原点，a与

1

M

成正比，a与M成反比，
由此可知，在力一定时，加速度与质量成反比．

故答案为：（1）轻推小车，使小车恰好做匀速直线运动；（2）

(s3+s4)-(s1+s2)

100

f²；0.30；
（3）图象如图所示；在力一定时，加速度与质量成反比．

点评：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．实验的图象描绘，物理结合数学的应用都值得注意．