Question

4．在做“驗證牛頓第二定律”的實驗時：
①甲同學為了使小車受到合外力等于小砂桶和砂的總重力，他采用如下兩個措施：
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，直到小車在小桶的拉動下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運動；
B．調整砂的多少，使砂和小砂桶的總質量m遠小于小車和砝碼的總質量M．
請問：以上哪一個措施中有何重大錯誤？
答：A．平衡摩擦力不應掛小桶．
②乙同學在實驗中，保持小車及砝碼質量M不變．反復改變砂的質量，并測得一系列數據，結果發現小車受到的合外力（小桶及砂重力）與加速度的比值略大于小車及砝碼質量M，經檢查發現滑輪非常光滑，打點計時器工作正常，且事先已平衡了摩擦力，那么出現這種情況的主要原因是什么？
答：由于小桶和砂處于失重狀態，繩子的拉力小于mg．

Answer 1

分析 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沙桶和沙的總重量，通常采用如下兩個措施：①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，直到小車在無動力的作用下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運動；②調整沙的多少，使沙和小沙桶的總質量m遠小于小車和砝碼的總質量M

解答 解：①平衡摩擦力時，不應用小桶拉動小車做勻速運動，應讓小車自身下滑（即無動力）來平衡摩擦力即可，
答：A、平衡摩擦力不應掛小桶
②由于小桶及沙的失重，對小桶mg-F=ma…①
對小車：F=Ma…②
拉小車的合外力$F=\frac{Mmg}{M+m}＜mg$
故答案為：①A．平衡摩擦力不應掛小桶平；②由于小桶和砂處于失重狀態，繩子的拉力小于mg

點評 實驗時需要注意的問題我們可以結合實驗原理記憶，明確實驗原理是處理實驗題的重中之重，從紙帶上求解速度和加速度是處理紙帶的兩個主要問題，一定要熟練掌握．