Question

17．用如图1所示装置验证牛顿第二定律，用F表示砝码和小桶的总重力．

（1）在探究“加速度和合外力的关系”时，图2中F为砝码和小桶总重力，要使得细线对小车的拉力等于小车受到的合外力，下列做法正确的是AB．
A．平衡摩擦力时必须让小车连着穿过打点计时器的纸带
B．平衡摩擦力时必须撤去砝码和小桶
C．平衡摩擦力时打点计时器可以不通电
D．图2中的a₁→∞
（2）实验中描绘的a-F图象如图2所示，当F较小时，图象为直线；当F较大时图象为曲线，出现这两段情况的原因是什么．小桶与砝码的总质量不满足远远小于小车与钩码的总质量．

Answer 1

分析 在“验证牛顿第二定律”实验中，使得砝码和小桶的重力等于小车的合力，需平衡摩擦力，平衡摩擦力时，不挂砝码和小桶，小车后面需连接纸带．连接小桶和小车的轻绳应和长木板保持平行，平衡摩擦力后，长木板与水平面夹角不能改变，小车应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车

解答 解：（1）A、平衡摩擦力时，不需砝码和小桶，但小车后面必须与纸带相连，因为运动过程中纸带受到阻力．故AB正确；
C、平衡摩擦力时打点计时器需要通电，根据纸带上点的疏密分布判断小车是否是匀速运动，故C错误；
D、根据牛顿第二定律，有
对重物，有 mg-T=ma
对小车，有 T=Ma
解得：a=$\frac{\;\;mg}{M+m}$，
所以a₁=g．故D错误；
随着外力F的增大，砝码的质量越来越大，最后出现了不满足远小于小车质量的情况，因此图线出现了偏折现象，因此小桶与砝码的总质量不满足远远小于小车与钩码的总质量，加速度不可能一直均匀增大，加速度的增大幅度将逐渐减小，最后趋近与定值g．
故答案为：（1）AB （2）小桶与砝码的总质量不满足远远小于小车与钩码的总质量

点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．