Question

【题目】用图（甲）所示的实验装置验证牛顿第二定律.

（1）某同学通过实验得到如图（乙）所示的a-F图像，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角____________（填“偏大”或“偏小”）.

（2）该同学重新平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程之后所受的拉力___________（填“大于”、“小于”或“等于”）砝码和盘的总重力，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m0满足__________的条件.

（3）某同学得到如图（丙）所示的纸带，已知打点计时器电源频率为50Hz，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续计数的点，这些点的间距如图中标示，其中每相邻两点间还有4个计时点未画出.根据测量结果计算：打C点时小车的速度大小为_________m/s；小车运动的加速度大小为___________m/s2.（结果保留三位有效数字）

（4）如图丁所示，在某次利用上述已调整好的装置进行实验时，若保持作用在小车上且平行于木板的拉力F不变，小车自身的质量M保持不变，在小车上增加质量为m的砝码，并测出此时小车的加速度a，调整小车上的砝码，进行多次实验，得到多组数据，以小车上砝码的质量m为横坐标，相应加速度的倒数为纵坐标，在坐标纸上作出如图丁所示的-m关系图线，实验结果验证了牛顿第二定律.如果图中纵轴上的截距为b，图线的斜率为k，则小车的质量M为___________.

Answer 1

【答案】偏大 小于 1.18m/s 1.50m/s2

【解析】

(1)[1]由图可知，拉力为0时就已经存在加速度，说明木板的倾角偏大。

(2)[2][3]由于砝码和盘加速下降，因此它们受到的拉力小于其重力。若使拉力与重力接近，应使砝码和盘的加速度足够小，即满足

(3)[4]打C点时的速度等于BD段的平均速度

[5]根据逐差法计算加速度大小

则

代入数据整理得

(4)[6]根据牛顿第二定律

整理可得

可知

，

可得小车质量