Question

在验证牛顿第二定律作用力一定时加速度与质量成反比的实验中，一个学生采取下列做法：
（1）平衡摩擦力时将小桶用细线通过定滑轮系在小车上，使小车作匀速运动
（2）每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力
（3）实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
（4）由天平测出装砂小桶和砂的质量m，以及小车的质量M，小车运动的加速度直接用公式a=mg/M求出其中错误的做法是

（1）（3）（4）

（填序号）．每次改变小车质量注意满足的是m

远小于

M．（填“远大于”、“远小于、”或“等于”）

Answer 1

分析：（1）平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．
（2）平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力．
（3）操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车．
（4）小车的加速度是通过打出来的纸带求解出的加速度，不是用a=

mg

M

求出来的．

解答：解：（1）平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．故（1）做法错误．
（2））平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，设木板与水平面间的夹角是θ，有：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力．故（2）做法正确．
（3）操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车．并且所有应用打点计时器的实验都是这么做的．故（3）错误．
（4）小车的加速度是通过打出来的纸带求解出的加速度，不是用a=

mg

M

求出来的．
假设小车的加速度为a，拉力为F，则：
对小车：F=Ma
对重物：F-mg=ma
联立解得：a=

mg

M+m

，所以加速度不能用a=

mg

M

求得，并且只有当M＞＞m时，忽略掉m，才有a=

mg

M

，在F一定的情况下a才与M成反比，故：每次改变小车质量注意满足的是m远小于M．
故答案为：（1）（3）（4）；远小于

点评：我们要从实验原理入手，去记忆实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点．对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等．