Question

3．在做“验证牛顿第二定律”实验时，
（1）某同学实验装置如图1所示，在图示情况下准备接通电源进行实验，其装置中有多个明显的错误，请指出2个错误．
①打点计时器应该用交变电流．
②小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远．

（2）按正确装置及操作步骤打出图2所示的纸带，打点计时器的频率为50Hz，则小车的加速度为0.855m/s²．（保留3位有效数字）
（3）该同学在验证“合力一定时，加速度与质量成反比”时，得到准确数据后，将砝码盘及砝码、小车的质量之和的倒数$\frac{1}{m+M}$为横坐标，加速度a为纵坐标，画出相应图象，下列图3中哪个图象为该实验的正确图象．B．

Answer 1

分析 （1）打点计时器使用的是交流电源，而干电池是直流电源．接通电源前，小车应紧靠打点计时器，而在该图中小车初始位置离打点计时器太远；
（2）利用逐差法可以求出加速度的大小；
（3）以砝码盘及砝码、小车整体为研究对象，根据牛顿第二定律分析即可．

解答 解：（1）①打点计时器应该用交变电流（图中为直流电源）
②小车离定滑轮太近（离打点计器较远），小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远，这样便于小车运动一段过程，从而能准确测量小车的加速度，减小误差．
（2）根据作差法得：a=$\frac{{x}_{35}-{x}_{13}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0477+0.0562-0.0392-0.0305}{4×（5×0.02）^{2}}$=0.855m/s²，
（3）以砝码盘及砝码、小车整体为研究对象，若牛顿第二定律成立，则有mg=（M+m）a，
$a=mg\frac{1}{M+m}$，即mg一定的情况下，a与$\frac{1}{M+m}$成正比，没有必要满足M＞＞m，避免了图线发生弯曲的现象，当$\frac{1}{M+m}=\frac{1}{m}$时，a=g，故B正确．
故选：B
故答案为：（1）打点计时器应该用交变电流、小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远；（2）0.855；（3）B

点评 对于实验问题我们要了解实验的装置和工作原理．本题借助实验考查了匀变速直线的规律以及推论的应用，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力．