Question

5．用图（a）所示的实验装置验证牛顿第二定律．
①某同学通过实验得到如图（b）所示的a-F图象，造成这一结果的原因是：平衡摩擦力过度或长木板的倾角过大．由图可知未挂砂桶时小车的加速度a=a₀．

②某同学得到如图（c）所示的纸带．已知打点计时器电源频率为50Hz． A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点．由此可算出小车的加速度a=5.0m/s²，小车在D点的速度v_D=0.50m/s（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）考查实验时平衡摩擦力时出现的误差问题，不是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，就是平衡摩擦力时过大．从图上分析两图各是什么原因即可．
（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）当拉力F等于0时，小车已经产生力加速度，故原因是平衡摩擦力时平衡摩擦力过大，在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角偏大．
图中a₀表示的是未挂砂桶时小车的加速度大小．
（2）根据刻度尺的示数可知△s=x_DG-x_AD=3.90cm-2.10cm=1.80cm，时间间隔为T=0.06s，
代入公式△x=aT²可以求出加速度为：
a=$\frac{0.018}{{（0.06）}^{2}}$=5.0m/s²．
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小．
v_D=$\frac{0.037-0.017}{2×0.02}$=0.50m/s
故答案为：①平衡摩擦力过度或长木板的倾角过大；a₀．
②5.0；0.50

点评 该题的关键是对与加速度的求解，要分清纸带的计数点和计时点，并且特别要注意计数点间的时间间隔；其次对本题中给的距离方式要看清起始点，正确读出两点间的距离．