Question

（1）某位同學(xué)在做驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)前必須進(jìn)行的操作步驟是

平衡摩擦力

．
（2）正確操作后通過(guò)測(cè)量，作出a-F圖線，如圖1中的實(shí)線所示．試分析：圖線上部彎曲的原因是

沒(méi)有滿足小車質(zhì)量M遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量m

；

（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率f=50Hz，如圖2是某同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶，其中A、B、C、D、E每?jī)牲c(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，寫出用s₁、s₂、s₃、s₄以及f來(lái)表示小車加速度的計(jì)算式：a=

a=

[(s3+s4)-(s1+s2)]

100

f2

（用英文字母表示）；根據(jù)紙帶所提供的數(shù)據(jù)，算得小車的加速度大小為

0.60

m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)控制變量法，先控制m一定，驗(yàn)證a與F成正比，再控制F一定，驗(yàn)證a與m成反比；實(shí)驗(yàn)中用勾碼的重力代替小車的合力，故要通過(guò)將長(zhǎng)木板右端墊高來(lái)平衡摩擦力和使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于勾碼質(zhì)量來(lái)減小實(shí)驗(yàn)的誤差！根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，利用逐差法可以求出其加速度的大小．

解答：解：（1）小車質(zhì)量M一定時(shí)，其加速度a與合力F成正比，而小車與木板之間存在摩擦力，這樣就不能用繩子的拉力代替合力，所以在做實(shí)驗(yàn)正確必須要先平衡摩擦力；
（2）隨著外力F的增大，砂和砂筒的質(zhì)量越來(lái)越大，最后出現(xiàn)了不滿滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的情況，因此圖線出現(xiàn)了上部彎曲的現(xiàn)象；
（3）由題意可知兩計(jì)數(shù)點(diǎn)只覺(jué)得時(shí)間間隔為：△T=

5

f

=0.1s，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論有：
S₄-S₂=2a₁T²             ①
S₃-S₁=2a₂T²             ②
a=

a1+a2

2

               ③
聯(lián)立①②③得：
a=

[(s3+s4)-(s1+s2)]

100

f2
帶入數(shù)據(jù)解得：a=0.60m/s²
故答案為：平衡摩擦力；（2）沒(méi)有滿足小車質(zhì)量M遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量m
（3）a=

[(s3+s4)-(s1+s2)]

100

f2；0.60

點(diǎn)評(píng)：在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，同時(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)物理知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，加強(qiáng)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力．