Question

“验证牛顿第二定律”实验
（1）实验思路：①保持小车质量不变，改变细线对小车的

牵引力

测出小车的

加速度

，验证

力

和

加速度

是否成正比；②保持细线对小车的牵引力不变，改变小车的

质量

，测出小车

加速度

，验证

加速度

是否与

质量

成反比．
（2）①如左下图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：（至少三项）

①应将电池改为交流电；②没有平衡摩擦力；③小车应靠近打点计时器端；④左端连接的细线应与木板平行

．

②根据牛顿第二定律实验做出的a-F图线应如右上图中图线1所示，有同学根据实验作出图线如右上图中的图线2所示，其实验过程中不符合实验要求的操作是

平衡摩擦力时木板垫得过高

，有同学根据实验作出的图线如右上图中的图线3所示，其实验过程中不符合实验要求的操作是

未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力

和

实验中未满足m＜＜M的条件

．

Answer 1

分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．

解答：解：（1）该实验是采用控制变量法研究，
实验思路：①保持小车质量不变，改变细线对小车的牵引力测出小车的加速度，验证力和加速度是否成正比；
②保持细线对小车的牵引力不变，改变小车的质量，测出小车加速度，验证 加速度是否与质量成反比．
（2）①安装仪器时我们需要注意：①平衡摩擦力，将木板一端垫高；②细线与木板平行，保证拉力在小车前进的方向上；③打点计时器需要用交流电源；④释放小车时应让小车从靠近计时器处释放，在纸带上打上尽量多的点；
故错误之处有：①应将电池改为交流电；②没有平衡摩擦力；③小车应靠近打点计时器端；④左端连接的细线应与木板平行
②根据牛顿第二定律实验做出的a-F图线应如右上图中图线1所示，有同学根据实验作出图线如右上图中的图线2所示，图线2表明在小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，说明合外力大于0，说明平衡摩擦力过渡，即把长木板的末端抬得过高了．
其实验过程中不符合实验要求的操作是平衡摩擦力时木板垫得过高，
有同学根据实验作出的图线如右上图中的图线3所示，图线3说明在拉力大于0时，物体的加速度为0，说明合外力为0，即绳子的拉力被摩擦力平衡了，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够．该实验中当小车的质量远大于钩码质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小，随着F的增大，即随着钩码质量增大，逐渐的钩码质量不再比小车质量小的多，因此会出现较大误差，图象会产生偏折现象．
其实验过程中不符合实验要求的操作是未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力和 实验中未满足m＜＜M的条件．
故答案为：（1）①牵引力、加速度，力、加速度．②质量、加速度，加速度、质量．
（2）①应将电池改为交流电；②没有平衡摩擦力；③小车应靠近打点计时器端；④左端连接的细线应与木板平行
②平衡摩擦力时木板垫得过高（或倾角过大）；未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力（或倾角过小）；            实验中未满足m＜＜M的条件

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．