9.甲乙兩個同學(xué)共同做“驗證牛頓第二定律”的實驗,裝置如圖1所示.

①兩位同學(xué)用砝碼盤(連同砝碼)的重力作為小車受到的合力,需要平衡桌面的摩擦力對小車運動的影響,將長木板的一端適當(dāng)墊高,在不掛砝碼盤的情況下,輕推小車,能使小車做勻速直線運動.另外,還應(yīng)滿足砝碼盤(連同砝碼)的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M.(填“遠(yuǎn)小于”、“遠(yuǎn)大于”或“近似等于”)
接下來,甲同學(xué)在保持小車質(zhì)量不變的條件下,研究加速度與合力的關(guān)系;乙同學(xué)在保持合力不變的條件下,研究小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系.
②甲同學(xué)通過對小車所牽引紙帶的測量,就能得出小車的加速度a.圖2是某次實驗所打出的一條紙帶,在紙帶上標(biāo)出了5個計數(shù)點,在相鄰的兩個計數(shù)點之間還有4個點未標(biāo)出,圖中數(shù)據(jù)的單位是cm.
實驗中使用的電源是頻率f=50Hz的交變電流.根據(jù)以上數(shù)據(jù),可以算出小車的加速度a=0.343m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

分析 在“驗證牛頓第二定律”的實驗中,為使繩子拉力為小車受到的合力,應(yīng)先平衡摩擦力;為使繩子拉力等于砝碼和砝碼盤的重力,應(yīng)滿足砝碼和砝碼盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量;根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大。

解答 解:①“驗證牛頓第二定律”的實驗中,為使繩子拉力為小車受到的合力,應(yīng)先平衡摩擦力,方法是將長木板的一端適當(dāng)墊高,在不掛砝碼盤的情況下,小車能夠自由地做勻速直線運動,另外為使繩子拉力等于砝碼盤(連同砝碼)的質(zhì)量,必須滿足滿足砝碼盤(連同砝碼)的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M的條件.
②每打五個點取一個計數(shù)點,又因打點計時器每隔0.02s打一個點,所以相鄰兩計數(shù)點間的時間T=0.1s;
在勻變速直線運動中連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為常數(shù)即△x=aT2,逐差法知a=$\frac{{(x}_{4}+{x}_{3})-({x}_{1}+{x}_{2})}{4{T}^{2}}$=$\frac{(17.47-8.05)-8.05}{4×0.{1}^{2}}×1{0}^{-2}$=0.343m/s2
故答案為:①勻速直線  遠(yuǎn)小于       ②0.343

點評 明確實驗原理是解決有關(guān)實驗問題的關(guān)鍵.在驗證牛頓第二定律實驗中,注意以下幾點:(1)平衡摩擦力,這樣繩子拉力才為合力;(2)滿足砝碼(連同砝碼盤)質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,這樣繩子拉力才近似等于砝碼(連同砝碼盤)的重力.

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