Question

（1）某位同學在做驗證牛頓第二定律實驗時，實驗前必須進行的操作步驟是______．
（2）正確操作后通過測量，作出a-F圖線，如圖1中的實線所示．試分析：圖線上部彎曲的原因是______；

（3）打點計時器使用的交流電頻率f=50Hz，如圖2是某同學在正確操作下獲得的一條紙帶，其中A、B、C、D、E每兩點之間還有4個點沒有標出，寫出用s₁、s₂、s₃、s₄以及f來表示小車加速度的計算式：a=______（用英文字母表示）；根據紙帶所提供的數據，算得小車的加速度大小為______m/s²（結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

【答案】分析：在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，通過控制變量法，先控制m一定，驗證a與F成正比，再控制F一定，驗證a與m成反比；實驗中用勾碼的重力代替小車的合力，故要通過將長木板右端墊高來平衡摩擦力和使小車質量遠大于勾碼質量來減小實驗的誤差！根據勻變速直線運動的特點，利用逐差法可以求出其加速度的大小．
解答：解：（1）小車質量M一定時，其加速度a與合力F成正比，而小車與木板之間存在摩擦力，這樣就不能用繩子的拉力代替合力，所以在做實驗正確必須要先平衡摩擦力；
（2）隨著外力F的增大，砂和砂筒的質量越來越大，最后出現了不滿滿足遠小于小車質量的情況，因此圖線出現了上部彎曲的現象；
（3）由題意可知兩計數點只覺得時間間隔為：△T==0.1s，根據勻變速直線運動推論有：
S₄-S₂=2a₁T²             ①
S₃-S₁=2a₂T²             ②
a=               ③
聯立①②③得：

帶入數據解得：a=0.60m/s²
故答案為：平衡摩擦力；（2）沒有滿足小車質量M遠大于砂和砂桶的質量m
（3）；0.60
點評：在“驗證牛頓第二定律”的實驗用控制變量法，本實驗只有在滿足平衡摩擦力和小車質量遠大于鉤碼質量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，同時加強基礎物理知識在實驗中的應用，加強解決實驗問題的能力．