Question

（1）如图1所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下，开始做实验，该同学有装置和操作中的主要错误是：

a．

长木板右端未垫高以平衡摩撩力

b．

电源应改用6V交流电源

c．

牵引小车的细线没有与木板平行

 d．

开始实验时，小车离打点计时器太远

（2）在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了使小车受到合外力等于小沙桶和沙的总重量，通常采用如下两个措施：
（A）平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在小桶的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；
（B）调整沙的多少，使沙和小沙桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M，请问：
①以上哪一个措施中有何重大错误？

A

②在改正了上述错误之后，保持小车（包括砝码）质量M不变，反复改变沙的质量，并测得一系列数据，结果发现小车受到的合外力（小桶及砂重量）与加速度的比值略大于小车（包括砝码）质量M，经检查发现滑轮非常光滑，打点计时器工作正常，且事先基本上平衡了摩擦力，那么出现这种情况的主要原因是什么？

由于小桶及砂的失重，拉小车的合外力F＜mg，而处理数据时又将F=mg处理．因此，M=

F

a

＜

mg

a

．

（3）某一同学在“验证牛顿第二定律”的实验数据处理中作出了如图2的图象，形成这个图象的原因是平衡摩擦力时长木板倾角

过小

、沙子

太多

．（填“过大”、“过小”、“太多”、“太少”）

Answer 1

分析：（1）打点计时器应使用交流电源；实验时小车应靠近打点计时器；在实验前应平衡小车受到的摩擦力；砂桶与小车的连线应平行于木板．
（2）在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了使小车受到合外力等于小沙桶和沙的总重量，通常采用如下两个措施：①平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在无动力的作用下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；②调整沙的多少，使沙和小沙桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M
（3）在“验证牛顿第二定律的实验”中要注意平衡摩擦力；同时要注意根据实验的原理和实验方法分析实验中的注意事项及实验结论．

解答：解：（1）该同学有装置和操作中的主要错误是：
a．长木板右端未垫高以平衡摩撩力；
b．电源应改用6V交流电源；
c．牵引小车的细线没有与木板平行
d．开始实验时，小车离打点计时器太远．
（2）①中平衡摩擦力时，不应用小桶拉动小车做匀速运动，应让小车自身下滑（即无动力）来平衡摩擦力即可． 故选A
②由于小桶及沙的失重，拉小车的合外力F=

Mmg

M+m

＜mg，而处理数据时又将F=mg处理．因此，M=

F

a

＜

mg

a

．
（3）从上图中发现直线没过原点，当a=0时，F＞0．也就是说当绳子上有拉力时小车没有加速度，说明小车的摩擦力大于重力沿斜面向下的分力．平衡摩擦力时，所垫木板太低，即长木板倾角过小．
从图象上可以看出：F从0开始增加，沙子和小桶的质量远小于车的质量，慢慢的砂的质量在增加，那么在后面沙子和小桶的质量就没有远小于车的质量呢，那么绳子的拉力与沙子和小桶的总重力就相差大呢．所以原因是沙子和小桶的质量没有远小于车的质量，即沙子太多．
故答案为：（1）a．长木板右端未垫高以平衡摩撩力；
b．电源应改用6V交流电源；
c．牵引小车的细线没有与木板平行
d．开始实验时，小车离打点计时器太远．
（2）①A．
②由于小桶及砂的失重，拉小车的合外力F＜mg，而处理数据时又将F=mg处理．因此，M=

F

a

＜

mg

a

．
（3）“过小”、“太多”

点评：要明确此题在验证牛顿第二定律用到的原理，围绕原理，记忆需要测量的物理量及实验时的注意事项．