Question

15．某同學用如圖1所示的實驗裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗中：
（1）該同學在實驗前準備了圖1中所示的實驗裝置及下列輔助器材：

A．交流電源、導線
B．天平（含配套砝碼）
C．秒表
D．刻度尺
E．細線、砂和小砂桶
其中不必要的器材是C（填代號）．
（2）打點計時器在小車拖動的紙帶上打下一系列點跡，以此記錄小車的運動情況．其中一部分紙帶上的點跡情況如圖2所示，已知打點計時器打點的時間間隔T=0.02s，測得A點到B、C點的距離分別為x₁=5.99cm、x₂=13.59cm，小車做勻加速直線運動的加速度a=1.61m/s²．（結果保留三位有效數字）
（3）在驗證“質量一定，加速度a與合外力F的關系”時，某學生根據實驗數據作出了如圖3所示的a-F圖象，其中圖線不過原點的原因是木板傾角過大．

Answer 1

分析 （1）根據實驗的原理確定測量的物理量，從而確定所需的器材
（2）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，根據連續相等時間內的位移之差是一恒量求出物體勻加速直線運動的加速度
（3）圖3表明在小車的拉力為0時，小車有加速度，即合外力大于0，說明平衡摩擦力過度

解答 解：（1）在實驗中，打點計時器可以測量時間，所以不需要秒表，上述器材中不必要的為C
（2）根據$△x=a{T}_{\;}^{2}$得：
$a=\frac{{x}_{2}^{\;}-2{x}_{1}^{\;}}{{T}_{\;}^{2}}=\frac{0.1359-0.0599-0.0599}{0.01}=1.61m/{s}_{\;}^{2}$
（3）由圖象可知小車的拉力為0時，小車的加速度大于0，說明合外力大于0，說明平衡摩擦力過度，說明木板傾角過大
故答案為：（1）C；    （2）1.61；    （3）木板傾角過大

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項，然后結合物理規律去解決實驗問題，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度．