Question

2．如图甲所示，为某同学安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在小车的前端固定一个传感器，和砂桶连接的细线接在传感器上，通过传感器可显示出细线的拉力．在图示状态下开始做实验．
（1）从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是本实验没有平衡摩擦力，则砂桶的重力不等于小车受到的拉力；
牵引小力的绳子没有和桌面平行，会产生斜向上的拉力；
因纸带的长度有限，故开始时应让小车靠近打点计时器；．
（2）若砂和砂桶的质量为m，小车和传感器的总重量为M做好此实验不需要（填“需要”或“不需要”）M?m的条件．
（3）图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz．根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为1.6m/s，小车的加速度大小为3.2m/s²．（结果均保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）分析实验的原理图，根据实验中的注意事项及减小误差的方法等分析本实验存在的问题；
（2）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
（3）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，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小．

解答 解：（1）从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是：
本实验没有平衡摩擦力，则砂桶的重力不等于小车受到的拉力；
牵引小力的绳子没有和桌面平行，会产生斜向上的拉力；
因纸带的长度有限，故开始时应让小车靠近打点计时器；
（2）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砂和砂桶的重力作为小车的拉力，故不需要M?m的条件．．
（3）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小．
v_B=$\frac{0.0619+0.0670}{2×0.04}$=0.40m/s
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，得：
a=$\frac{（0.0721+0.0772）-（0.0619+0.0670）}{4{×（0.04）}^{2}}$=3.2m/s²．
故答案为：（1）本实验没有平衡摩擦力，则砂桶的重力不等于小车受到的拉力；
牵引小力的绳子没有和桌面平行，会产生斜向上的拉力；
因纸带的长度有限，故开始时应让小车靠近打点计时器；
（2）不需要
（3）1.6；3.2

点评 本题考查了实验装置分析，知道实验原理与实验注意事项、分析清楚图示实验情景即可正确解题．要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．