Question

用如圖所示裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗。實驗中小車及砝碼的總質量為m₁，鉤碼質量為m₂，并用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，用紙帶測出小車運動的加速度。

（1）下列說法正確的是（　  　）

A．每次改變小車質量時，應重新平衡摩擦力

B．實驗時應先釋放小車后接通電源

C．本實驗中m₁應遠大于m₂

D．在用圖象探究加速度與質量關系時，應用a－圖象

（2）下圖為實驗中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標出了連續(xù)的5個計數點A、B、C、D、E，相鄰兩個計數點之間都有4個點跡沒有標出，測出各計數點到A點之間的距離，如下圖所示。已知打點計時器接在頻率為50 Hz的交流電源兩端，則此次實驗中小車運動的加速度的測量值a＝________ m/s²。（結果保留兩位有效數字）

（3）實驗時改變所掛鉤碼的質量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度．根據測得的多組數據畫出a－F關系圖線，如圖所示.此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此現象的主要原因可能是（　　   ）

A．小車與平面軌道之間存在摩擦

B．平面軌道傾斜角度過大

C．所掛鉤碼的總質量過大

D．所用小車的質量過大

 

Answer 1

【答案】

（1）CD     （2） 1.0 m/s²      （3） C  

【解析】

試題分析：⑴ 由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論是否改變小車的質量，小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力．故A錯誤．為在紙帶上打出較多的點，應先接通電源，后釋放小車，B錯誤；只有當M＞＞m時，才能認為小桶和沙子的重力等于繩子的拉力，所以C正確；為了更直觀地反映物體的加速度a與物體質量m的關系，往往用a−關系圖象表示出來，D正確。

⑵相鄰兩計數點間還有4個打點未畫出，所以相鄰的計數點之間的時間間隔為0.1s

根據運動學公式得：△x=at²，=1.0m/s²．

⑶設小車的質量為M，沙筒質量為m，設繩子上拉力為F，以整體為研究對象有mg=（m+M）a  解得a=   以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma=，顯然要有F=mg必有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于沙筒的重力．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是不滿足M＞＞m，C正確。

考點：本題考查驗證牛頓第二定律。