Question

【題目】用圖（甲）所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律.

（1）某同學通過實驗得到如圖（乙）所示的a-F圖像，造成這一結果的原因是：在平衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角____________（填“偏大”或“偏小”）.

（2）該同學重新平衡摩擦力后進行實驗，實際小車在運動過程之后所受的拉力___________（填“大于”、“小于”或“等于”）砝碼和盤的總重力，為了便于探究、減小誤差，應使小車質量M與砝碼和盤的總質量m0滿足__________的條件.

（3）某同學得到如圖（丙）所示的紙帶，已知打點計時器電源頻率為50Hz，A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續計數的點，這些點的間距如圖中標示，其中每相鄰兩點間還有4個計時點未畫出.根據測量結果計算：打C點時小車的速度大小為_________m/s；小車運動的加速度大小為___________m/s2.（結果保留三位有效數字）

（4）如圖丁所示，在某次利用上述已調整好的裝置進行實驗時，若保持作用在小車上且平行于木板的拉力F不變，小車自身的質量M保持不變，在小車上增加質量為m的砝碼，并測出此時小車的加速度a，調整小車上的砝碼，進行多次實驗，得到多組數據，以小車上砝碼的質量m為橫坐標，相應加速度的倒數為縱坐標，在坐標紙上作出如圖丁所示的-m關系圖線，實驗結果驗證了牛頓第二定律.如果圖中縱軸上的截距為b，圖線的斜率為k，則小車的質量M為___________.

Answer 1

【答案】偏大 小于 1.18m/s 1.50m/s2

【解析】

(1)[1]由圖可知，拉力為0時就已經存在加速度，說明木板的傾角偏大。

(2)[2][3]由于砝碼和盤加速下降，因此它們受到的拉力小于其重力。若使拉力與重力接近，應使砝碼和盤的加速度足夠小，即滿足

(3)[4]打C點時的速度等于BD段的平均速度

[5]根據逐差法計算加速度大小

則

代入數據整理得

(4)[6]根據牛頓第二定律

整理可得

可知

，

可得小車質量