题目内容
某同学在实验室用如图1所示的装置来研究牛顿第二定律的问题．
（1）为了尽可能减少摩擦力的影响，最好选用（填“电磁”或“电火花”）
（2）在
（3）在此实验中，此同学先接通计时器的电源，再放开纸带，如图2是在m=100g，M=1kg情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图所示，其中hA=42.05cm，hB=51.55cm，hC=62.00cm则小车的加速度为a=
（1）为了尽可能减少摩擦力的影响，最好选用（填“电磁”或“电火花”）
电火花
电火花
式打点计时器，同时需要将长木板的右端垫高，直到在没有沙桶拖动下，小车拖动纸带穿过计时器时能做匀速直线运动．
做匀速直线运动．
（2）在
m（桶和沙的总质量）＜＜M（小车的质量）
m（桶和沙的总质量）＜＜M（小车的质量）
条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，在控制M（小车的质量）
M（小车的质量）
不变的情况下，可以探究加速度与合力的关系．（3）在此实验中，此同学先接通计时器的电源，再放开纸带，如图2是在m=100g，M=1kg情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图所示，其中hA=42.05cm，hB=51.55cm，hC=62.00cm则小车的加速度为a=
0.95
0.95
m/s2，打B点时小车的速度为VB=1.0
1.0
m/s．（保留2位有效数字）由以上结果分析在长木板的右端垫高时垫得一定过高
一定过高
（一定过低、刚好、一定过高）．分析：（1）电磁打点计时器的摩擦阻力大于电火花打点计时器．在没有沙桶拖动下，小车和纸带能做匀速直线运动时，摩擦力得到平衡．
（2）实验时我们认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，但实际不是，实际的拉力为F=
，只有在M＞＞m的情况下近似认为拉力等于mg；实验的方法是控制变量法，要探究加速度与合外力的关系就必须控制M不变．
（3）根据△x=aT2计算加速度a=
；根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度来计算vB；用纸带上的数据计算出的测量值与用a=
计算出的理论值进行比较，若测量加速度大于理论加速度则平衡摩擦力过度；反之则平衡摩擦力不足；若二者相等则刚好平衡摩擦力．
（2）实验时我们认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，但实际不是，实际的拉力为F=
| Mmg |
| M+m |
（3）根据△x=aT2计算加速度a=
| △x |
| T2 |
| mg |
| M+m |
解答：解：（1）电火花计时器摩擦小，误差小；平衡摩擦力后，小车不受拉力时匀速运动；
（2）平衡摩擦力后，对小车，由牛顿第二定律得：F=Ma；对桶和沙组成的系统，由牛顿第二定律得：mg-F=ma，联立这两个公式整理得：a=
．由此可以看出只有当沙和桶质量远小于小车质量的条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力；探究加速度与合力的关系时，应控制小车质量不变，改变拉力大小，看加速度与力之间有什么关系；
（3）由△x=aT2得：a=
=
=0.95m/s2
根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知：
vB=
m/s=1.0m/s
由（2）可知小车的加速度的理论值为：a=
=
m/s2=0.91m/s2；由此可以看出小车的测量加速度0.95m/s2＞小车的理论加速度0.91m/s2，故小车平衡摩擦力过度，即右端垫得一定过高．
答案：（每空（2分），共14分）
（1）电火花，匀速直线运动；
（2）m＜＜M （沙和沙桶的总质量远小于小车的质量），M（小车的质量）；
（3）0.95，1.0，一定过高．
（2）平衡摩擦力后，对小车，由牛顿第二定律得：F=Ma；对桶和沙组成的系统，由牛顿第二定律得：mg-F=ma，联立这两个公式整理得：a=
| mg |
| M+m |
（3）由△x=aT2得：a=
| △x |
| T2 |
| (62.00-51.55)×10-2-(51.55-42.05)×10-2 |
| 0．12 |
根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知：
vB=
| (62.00-42.05)×10-2 |
| 2×0.1 |
由（2）可知小车的加速度的理论值为：a=
| mg |
| M+m |
| 0.1×10 |
| 0.1+10 |
答案：（每空（2分），共14分）
（1）电火花，匀速直线运动；
（2）m＜＜M （沙和沙桶的总质量远小于小车的质量），M（小车的质量）；
（3）0.95，1.0，一定过高．
点评：只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．
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