Question

【題目】利用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)。

（1）甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)這樣平衡摩擦力。按圖示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，先不掛重物，將小車(chē)放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。用墊塊把木板一端墊高，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓小車(chē)以一定初速度沿木板向下運(yùn)動(dòng)，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車(chē)拖動(dòng)紙帶沿木板做_______運(yùn)動(dòng)。

（2）甲同學(xué)利用v-t圖像求出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度。他在處理其中一條紙帶時(shí)，求出每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度，并將各點(diǎn)的速度都標(biāo)在了如圖所示的坐標(biāo)系中。請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)系中作出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖像，并利用圖像求出小車(chē)此次運(yùn)動(dòng)的加速度a = __________m/s2。

（3）丙同學(xué)作出的a-F圖像如圖所示。發(fā)現(xiàn)圖線(xiàn)有一段是曲線(xiàn)，他認(rèn)為這是系統(tǒng)誤差造成的。他將實(shí)驗(yàn)方法做了如下改進(jìn)：他先將一些砝碼放在小車(chē)上；之后每次從小車(chē)上取下一些砝碼移到牽引小車(chē)的盤(pán)上；重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，直到將砝碼全部移到盤(pán)中；根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪制出小車(chē)加速度a隨著盤(pán)和盤(pán)中的砝碼所受重力F變化的關(guān)系圖線(xiàn)，得到的是一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。已知盤(pán)和所有砝碼的總質(zhì)量為m，小車(chē)的質(zhì)量為M。請(qǐng)你分析說(shuō)明圖線(xiàn)為直線(xiàn)的原因，并說(shuō)明圖線(xiàn)斜率的物理意義。

Answer 1

【答案】勻速運(yùn)動(dòng) 根據(jù)牛頓第二定律，可得，其中M+m為定值，所以a-F圖象為過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，斜率為。

【解析】

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)器材分析答題，在平衡摩擦力時(shí)要做到使小車(chē)在木板上勻速運(yùn)動(dòng)，在做v-t圖象時(shí)，要滿(mǎn)足盡量多的點(diǎn)通過(guò)直線(xiàn)，不在直線(xiàn)上的點(diǎn)均勻的分布在直線(xiàn)兩側(cè)。

（1）在驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí)小車(chē)需平衡摩擦力，直到小車(chē)在木板上做勻速運(yùn)動(dòng).

（2）讓盡量多的點(diǎn)通過(guò)直線(xiàn)，不在直線(xiàn)上的點(diǎn)均勻的分布在直線(xiàn)兩側(cè)，如圖所示：

由圖可得加速度為：。

（3）根據(jù)牛頓第二定律，可得，其中M+m為定值，所以a-F圖象為過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，斜率為。