题目内容

在“验证牛顿第二定律”的实验中,下面是按实验要求装好器材后进行的实验步骤:
(1)用天平测出小车和小桶的质量.备有砝码,使小车与砝码的总质量远大于小桶与砂子的总质量.
(2)挂上小桶,放进砂子,接通打点计时器的电源,放开小车,在纸带上打下一系列的点.
(3)保持小车的质量不变,改变砂桶里砂子的质量,测出加速度,重复几次.
(4)保持砂桶里砂子质量不变,在小车里加砝码,测出加速度,重复几次.
(5)根据测量数据,分别画出a-F和a-数学公式的图线.上述实验中,漏掉一个重要的实验步骤是.
根据实验中测得的数据作出a-F图线,若作出的a-F图线如图甲所示,这是由______造成的;若作出的a-F图线如图乙所示,这是由______造成的.

解:漏掉一个重要的实验步骤是:平衡摩擦力,将长木板不带滑轮一端垫一小木板移动小木板,使小车在长木板上匀速直线运动.
根据实验中测得的数据作出a-F图线,若作出的a-F图线如图甲所示,F=0,a≠0,也就是说绳子上没有拉力,小车已有了加速度.这是由平衡摩擦时,木板倾角过大,小车重力沿斜面的分力大于小车所受摩擦力造成的;
若作出的a-F图线如图乙所示,
设小车与砝码的质量为M,小桶与砂子的质量为m,根据牛顿第二定律得:
对m:mg-F拉=ma
对M:F拉=Ma
解得:F拉=
当m<<M时,绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力.
从图象上可以看出:F从0开始增加,砂和砂桶的质量远小于车的质量,慢慢的砂和砂桶的重力在增加,那么在后面
砂和砂桶的质量就没有远小于车的质量呢,那么绳子的拉力与砂和砂桶的总重力就相大呢.
所以原因是小桶与砂子的质量没有远小于小车与砝码的质量.
故答案为:平衡摩擦力,将长木板不带滑轮一端垫一小木板移动小木板,使小车在长木板上匀速直线运动.
平衡摩擦时,木板倾角过大,小车重力沿斜面的分力大于小车所受摩擦力;
小桶与砂子的质量没有远小于小车与砝码的质量.
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.其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚.
点评:教科书本上的实验,我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚.
对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由.比如为什么要平衡摩擦力,为什么要先接通电源后释放纸带等.
练习册系列答案
相关题目
(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
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
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
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
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
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
.
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
过小
、沙子
太多
太多
.(填“过大”、“过小”、“太多”、“太少”)

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