Question

某同學用如圖甲的裝置來研究牛頓第二定律．

①實驗需用沙和沙桶的總重力表示小車受到的合力，則除滿足沙和沙桶的總質量遠小于小車的質量外，還必須進行的操作是

 

．
②如圖乙是某次實驗打出的一條紙帶，O為起點，A、B、C為三個相鄰的計數點，相鄰計數點之間有四個點沒有標出，有關數據如圖所示，電源頻率為50Hz．則小車的加速度a=

 

m/s²，打B點時小車的速度v_B=

 

m/s．（以上結果均保留2位有效數字）．

Answer 1

分析：實驗前必須要平衡摩擦力，根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大小．

解答：解：①做研究牛頓第二定律的實驗前，應首先平衡摩擦力，讓繩子的拉力等于小車受到的合力；
②由于每相鄰兩個計數點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s，
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²得：
a=

xC-xB-(xB-xA)

T2

=

0.07-0.048-(0.048-0.03)

0.01

=0.40m/s²，
根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大小．
v_B=

xAC

2T

=

0.07-0.03

0.2

=0.20m/s．
故答案為：①平衡摩擦力；②0.40；  0.20．

點評：本題考查了實驗注意事項、實驗數據處理等問題，注意運動中小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力的條件，是解題的關鍵．
要提高應用勻變速直線的規律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．