Question

在做“驗證牛頓第二定律”的實驗時（裝置如圖1所示）
（1）研究在作用力F一定時，小車的加速度a與小車質量M的關系，某位同學設計的實驗步驟如下：
（A）用天平稱出小車和小桶及內部所裝砂子的質量．
（B）按圖裝好實驗器材．使帶滑輪長木板右端抬起，平衡摩擦力．
（C）把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶．
（D）將打點計時器接在6V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，并在紙帶上標明小車質量．
（E）保持小桶及其中砂子的質量不變，增加小車上的砝碼個數，并記錄每次增加后的M值，重復上述實驗．

（F）分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值．
（G）作a-M關系圖象，并由圖象確定a、M關系．
在上述步驟中，有錯誤或處理不恰當的是
步驟

D

，應把

6V電壓的蓄電池

改為

6V的低壓交流學生電源

．
步驟

G

，應把

a-M

改為

a-

1

M

．
（2）利用上題裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗時：
甲同學根據實驗數據畫出的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象為圖2所示中的直線Ⅰ，乙同學畫出的圖象為圖中的Ⅱ直線．直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大．明顯超出了誤差范圍，下面給出了關于形成這種情況原因的四種解釋，其中可能正確的是

BC

．
（A）實驗前甲同學沒有平衡摩擦力
（B）甲同學在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了
（C）實驗前乙同學沒有平衡摩擦力
（D）乙同學在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了
（3）在用接在50Hz交流電源上的打點計時器測定小車做勻加速直線運動的加速度的實驗中，得到如圖3所示的一條紙帶，從比較清晰的點開始起，每5個打印點取一個計數點，分別標上0、1、2、3…量得0與1兩點間的距離s₁=30mm，3與4兩點間的距離s₄=48mm，打下0與1兩點之間時間內小車的平均速度

0.30

m/s，則小車的加速度為

0.60

m/s²．

Answer 1

分析：（1）電磁打點計時器使用4-6v的低壓交流學生電源；a-

1

M

圖象是一條過坐標原點的正比例關系而圖象a-M圖象是曲線．
（2）直線Ⅰ在縱軸上的截距較大說明當拉力為0時物體的加速度大于0；直線Ⅱ在橫軸上的截距較大說明當拉力大于0時物體的加速度等于0，即此時合力仍等于0．
（3）利用平均速度公式

.

v

=

x

t

求平均速度．
利用逐差法根據△S=at²可求物體的加速度，則s₄-s₃=3at²．

解答：解：（1）電磁打點計時器使用的是4-6v的低壓交流電源，故步驟D中不能使用蓄電池而應該使用4-6v的低壓交流學生電源．
根據牛頓第二定律可知物體的加速度a與物體的質量M成反比，所以a-M圖象是曲線，而僅僅根據曲線很難判定加速度a與物體的質量M到底是什么關系，但a-

1

M

應該成正比例關系，而正比例關系圖象是一條過坐標原點的直線，所以應作a-

1

M

圖象．
（2）我們認為繩子的拉力就等于物體所受的合外力，而直線Ⅰ意味著當拉力為0時物體的加速度大于0，即合力不為0，這說明物體的重力沿斜面的分量大于物體所受的斜面的摩擦力，即平衡摩擦力過度，即在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了．
Ⅱ直線意味著當拉力大于0時物體的加速度等于0，即此時合力仍等于0，這說明拉力與重力沿斜面的分力的和等于物體所受到的滑動摩擦力，即忘記平衡滑動摩擦力和平衡摩擦力不夠即把長木板的末端抬得過低了．
故可能正確的為BC．
故選BC．
（3）0和1兩點之間的平均速度

.

v

=

S1

t

=

S1

5T

=

0.03

0.1

=0.30m/s，
利用逐差法根據△S=at²可得物體的加速度a=

S4-S1

3t2

=

0.048-0.030

3×0．12

=0.60m/s²
故答案為0.30m/s，0.60m/s²．
故本題的答案為（1）答案：D，蓄電池，學生電源     G，a-M，a-

1

M

（2）（B）（C）
（3）0.30m/s，0.60m/s²．

點評：只有真正掌握了實驗原理，才能真正順利解決實驗題目，所以在學習的過程中要深入理解和把握實驗原理，這樣才能真正做到以不變應萬變，才能有效提高物理成績．