Question

16．某同學用如圖所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律，小車上固定有寬度為d的遮光條，他將光電門固定在長木板上的B點，用重物通過細線與固定在小車前端的力傳感器相連（力傳感器可測出細線的拉力大�。�．每次小車都從同一位置A由靜止釋放，改變砝碼個數(shù)并測出小車的質量m（含砝碼、傳感器與遮光條），測出對應拉力傳感器的示數(shù)F和對應遮光條通過光電門的時間△t．
試回答下列問題：
（1）若A、B間的距離為L，則計算小車加速度的表達式為a=$\frac{njhcvgh^{2}}{2L△{t}^{2}}$．
（2）根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)，以F△t為縱軸，以$\frac{m}{△t}$為橫軸，若得到一條過原點的直線，則可驗證牛頓第二定律．
（3）關于本實驗，某同學提出如下觀點，其中不正確的是D
A．L越大，實驗誤差越小          B．牽引小車的細繩應與木板平行
C．應平衡小車受到的摩擦力       D．重物的質量應遠小于小車的質量．

Answer 1

分析 （1）遮光板通過光電門的時間很短，可以用對應時間內的平均速度代替瞬時速度，根據(jù)速度位移關系公式v²=2as列式求解加速度；
（2）根據(jù)牛頓第二定律分析即可；
（3）要使繩子的拉力等于小車受到的合力，實驗前必須先平衡摩擦力，牽引小車的細繩應與木板平行，注意本實驗中繩子的拉力是用力傳感器讀出的，不是由重物的重力代替的．

解答 解：（1）由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度，故B點速度${v}_{B}=\fracljdc831{△t}$，
根據(jù)速度位移關系公式v_B²=2aL，有
a=$\frac{8ev6prl^{2}}{2L△{t}^{2}}$
（2）根據(jù)牛頓第二定律可知，F(xiàn)=ma=m$\frac{yl85hii^{2}}{2L△{t}^{2}}$，則F△t=$\frac{kfutyc0^{2}}{2L}•\frac{m}{△t}$，以F△t為縱軸，以$\frac{m}{△t}$為橫軸，若得到一條過原點的直線，則可驗證牛頓第二定律．
（3）A、L越大，到達B點的速度越大，時間越短，根據(jù)${v}_{B}=\fracjy1rqhd{△t}$求出的B的速度誤差越小，則實驗誤差越小，故A正確；
B、要使繩子的拉力等于小車受到的合力，實驗前必須先平衡摩擦力，牽引小車的細繩應與木板平行，這樣繩子的拉力才等于小車受到的合力，故BC正確；
D、本實驗中繩子的拉力是用力傳感器讀出的，不是由重物的重力代替，所以不需要滿足重物的質量應遠小于小車的質量，故D錯誤．
本題選錯誤的，故選：D
故答案為：（1）$\frac{kktzure^{2}}{2L△{t}^{2}}$；（2）$\frac{m}{△t}$；（3）D

點評 本題關鍵明確探究加速度與物體質量、物體受力的關系實驗的實驗原理，知道減小系統(tǒng)誤差的方法，不難．