Question

20．用图（a）所示的实验装置验证牛顿第二定律：

（1）在该实验中，关于平衡摩擦力的说法正确的是CD
A．“平衡摩擦力”的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零
B．“平衡摩擦力”时应将小车在钩码通过细绳和滑轮而拉动运动过程中进行调整
C．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的下滑分力与所受到的摩擦阻力相平衡
D．“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂钩码通过细绳对小车施加的拉力
（2）该同学在平衡摩擦力后进行实验，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与钩码的质量m满足m＜＜M的条件．
（3）某同学通过实验得到如图（b）所示的a-图象，造成这一结果的原因是：平衡摩擦力过度．
（4）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个连续的计数点，两计数点之间还有四个点未画出，由此可算出小车的加速度a=0.21m/s²（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）小车所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡，其目的是使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力；
（2）钩码的质量远小于小车质量时，细线对小车的拉力近似等于钩码的重力；
（3）在不施加拉力时，小车已经有加速度，a-F图象不过坐标原点，在a轴上有截距；
（4）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）A、小车所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡，故A错误，C正确；
B、“平衡摩擦力”时应将细绳拿走，故B错误；
D、“平衡摩擦力”的目的是使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力，故D正确；
故选：CD
（2）对钩码与小车组成的系统，
由牛顿第二定律得：a=$\frac{mg}{M+m}$，
对木块，由牛顿第二定律得：T=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
只有当砝码桶及桶的质量远小于小车质量时，即：m＜＜M时，小车受到的拉力近似等于钩码的重力；
（3）由图b所示a-F图象可知，图象不过原点，在a轴上有截距，这说明在不加拉力时，小车已经具有加速度，这是由于平衡摩擦力时木板垫的过高，木板倾角过大，平衡摩擦力过度造成的．
（4）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小a=$\frac{{s}_{DG}-{s}_{AD}}{9{T}^{2}}=\frac{0.065-0.026-（0.026-0.05）}{0.09}=0.21m/{s}^{2}$
故答案为：（1）CD；（2）m＜＜M；（3）平衡摩擦力过度；（4）0.21

点评 要知道验证牛顿第二定律实验的注意事项，要会处理实验数据，能根据打出的纸带求出物体的加速度、物体的瞬时速度．