Question

19．如圖1所示為某同學所安裝的“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置．

①在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，為了使小車受到合外力等于砝碼和砝碼盤的總重量，通常采用如下兩個措施：
A．平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復移動木塊的位置，直到小車在砝碼盤的拉動下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運動；
B．在調整砝碼多少的過程中，要保證砝碼和砝碼盤的總質量m遠小于小車和砝碼的總質量M．
以上哪一個措施中有何重大錯誤？（說明錯誤點）A有錯誤，平衡摩擦力時不能懸掛砝碼盤
②如圖2是上述實驗打出的一條紙帶，已知打點計時器的打點周期是0.02s，結合圖乙給出的數據（單位cm），求出小車運動加速度的大小為4.0m/s²，并求出紙帶中P點瞬時速度大小為2.6m/s（計算結果均保留2位有效數字）

Answer 1

分析 ①在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，為了使小車受到合外力等于小砝碼盤的總質量，通常采用如下兩個措施：a、平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復移動木塊的位置，直到小車在無拉力的作用下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運動；b、調整砝碼的多少，使砝碼和砝碼盤的總質量m遠小于小車和砝碼的總質量M；
②根據勻變速直線運動的推論求出加速度與瞬時速度．

解答 解：①A中平衡摩擦力時，不應用砝碼盤拉動小車做勻速運動，應讓小車自身下滑（即無拉力）來平衡摩擦力即可．
B由于砝碼盤失重，拉小車的合外力F=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$＜mg，而處理數據時又將F=mg處理．因此，m＜＜M，B沒有錯誤．
②由勻變速直線運動的推論△x=at²可知，加速度：a=$\frac{{x}_{4}-{x}_{1}+{x}_{5}-{x}_{2}+{x}_{6}-{x}_{3}}{9（2T）^{2}}$=$\frac{0.0968-0.0774+0.1033-0.0841+0.1095-0.0905}{9×（2×0.02）^{2}}$≈4.0m/s²；
打紙帶P的瞬時速度：v_P=$\frac{{x}_{5}}{2T}$=$\frac{0.1033}{2×0.02}$≈2.6m/s；
故答案為：①A有錯誤，平衡摩擦力時不能懸掛砝碼盤；②4.0；2.6．

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗數據處理，知道實驗原理與實驗注意事項即可解題；應用勻變速直線運動的推論可以求出加速度與瞬時速度；平時要注意基礎知識的學習與掌握．