Question

19．用图（a）所示的实验装置验证牛顿第二定律．
（1）某同学通过实验得到如图（b）所示的a-F图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时长木板的倾角过大．图中a₀表示的是未挂砂桶时小车的加速度．

（2）某同学得到如图（c）所示的纸带．已知打点计时器电源频率为50Hz． A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点．△s=s_DG-s_AD=1.80cm．由此可算出小车的加速度a=5.0m/s²（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）实验前要恰好平衡摩擦力，不能平衡摩擦力过度或不足，分析图示图象答题．
（2）根据图示刻度尺求出两点间的距离，然后应用匀变速直线运动的推论求△x=aT²出加速度．

解答 解：（1）根据图象（b）可知，当没有悬挂砂桶时，小车已经产生加速度，由此可知在操作个过程中，平衡摩擦力过度即长木板的倾角过大，
图中a₀表示的是未挂砂桶时小车的加速度大小．
（2）根据刻度尺的示数可知：△s=s_DG-s_AD=3.90cm-2.10cm=1.80cm=0.0180m，时间间隔为T=0.06s，
由匀变速直线运动的推论：△x=aT²可知加速度：a=$\frac{△s}{{T}^{2}}$=$\frac{0.0180}{0.0{6}^{2}}$=5.0m/s²．
故答案为：（1）长木板的倾角过大；未挂砂桶；（2）1.80，5.0．

点评 在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于钩码质量的双重条件下，才能用钩码重力代替小车所受的合力．