Question

19．如图甲所示，是验证牛顿第二定律的实验装置．
（1）请完善下列实验步骤：
A．用天平测量吊盘m和小车的质量M．
B．平衡小车的摩擦阻力：取下吊盘，调整木板右端的高度，用手轻推一下小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列均匀的点．
C．按住小车，挂上吊盘，使细线与长木板平行．
D．接通电源，释放小车，在纸带上标出吊盘（或小车）的总质量m（或M）．
E．保持小车总质量一定，多次改变吊盘中的砝码，重复C D步骤．
F．保持吊盘总质量一定，多次改变小车质量，重复C D步骤．

（2）如图乙所示，小车总质量一定时，根据实验数据画出a-m图象，图线斜率的倒数与重力加速度g 的乘积表示小车质量，其值为10．g取10m/s²，结果保留2位有效数字）；
（3）如图乙所示，图线不通过原点的原因是D
A．小车总质量远大于钩码质量                 B．小车质量远大于钩码质量
C．平衡小车的阻力时，木板的倾角过大         D．平衡小车的阻力时，木板的倾角过小．

Answer 1

分析 （1）探究加速度与力、质量的关系实验应采用控制变量法，实验前应平衡摩擦力，平衡摩擦力时小车应能在木板上做匀速直线运动．
（2）应用牛顿第二定律求出图示的函数表达式，然后根据函数表达式与图示图象分析答题．
（3）实验前应平衡摩擦力，分析图示图象答题．

解答 解：（1）实验步骤：
A、用天平测量吊盘m和小车的质量M．
B、平衡小车的摩擦阻力：取下吊盘，调整木板右端的高度，用手轻推一下小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列均匀的点．
C、按住小车，挂上吊盘，使细线与长木板平行．
D、接通电源，释放小车，在纸带上标出吊盘（或小车）的总质量m（或M）．
E、保持小车总质量一定，多次改变吊盘中的砝码，重复C D步骤．
F、保持吊盘总质量一定，多次改变小车质量，重复C D步骤．
（2）由牛顿第二定律得：mg=Ma，加速度：a=$\frac{g}{M}$m，a-m图象的斜率：k=$\frac{g}{M}$=$\frac{0.5}{0.6-0.1}$=1，则：$\frac{g}{k}$=M，图线斜率的倒数与重力加速度g的乘积表示：小车的质量，M=$\frac{g}{k}$=10kg；
（3）由图示图象可知，当吊盘质量大到一定值即拉力大到一定值时才产生加速度，说明小车受到的合力小于吊盘的重力，这是由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足（木板倾角过小造成的），故选D；
故答案为：（1）B、均匀；C、平行；F、改变小车质量；（2）小车质量；10；（3）D．

点评 本题考查了实验步骤、实验数据处理与误差分析，掌握基础知识即可解题；实验前要平衡摩擦力，使小车在木板上做匀速直线运动；应用牛顿第二定律求出图象的函数表达式是解题的关键．