Question

（1）在《驗證牛頓第二定律》的實驗中備有下列器材：
A．打點計時器；B．砝碼；C．刻度尺；D．低壓交流電源；E．紙帶和復寫紙；F．導線、細線；G．小車；H．砂和小桶；I．帶滑輪的長導軌．其中缺少的器材是：

天平

．
（2）在該實驗中必須采用控制變量法，若要驗證a-F的關系時，應保持

小車質量

不變，用桶和砂子所受的總的重力作為

小車所受合外力

，用所打紙帶上的數據測小車的加速度．
（3）改變所掛桶內砂子的質量，多次重復測量．在某次實驗中根據測得的多組數據可畫出a-F關系圖線（如圖所示）．此圖線的AB段明顯偏離直線，且圖象不過坐標原點，造成這些誤差的主要原因是：

C

．
 A．導軌傾斜過小                     B．導軌傾斜過大
C．所掛桶和砂子的總質量太大      D．所用小車的質量太大．

Answer 1

分析：（1）在本實驗中需要測量物體的質量，各計數點之間的距離，各各計數點之間的時間．
（2）在小車質量保持不變時，物體的加速度a跟物體所受的合外力F成正比．在桶和砂子的質量m遠小于小車和砝碼的質量M時，用桶和砂子所受的總的重力作為小車所受合外力．
（3）根據牛頓第二定律可知mg=（m+M）a則a=

mg

m+M

=

1

1+ M m

g，故在M一定的情況下，隨桶和砂子的質量m增大，物體的加速度a增加的越來越慢，使圖象偏離直線．

解答：解：（1）當物體所受的合外力一定時，物體的加速度a跟物體質量M成反比，故需要測量物體的質量，而測量物體的質量M所用的工具是天平，故本實驗中缺少的器材是天平．
（2）根據牛頓第二定律F=Ma可知在質量M不變的情況下，物體的加速度a與物體所受的合外力F成正比，故要驗證a-F的關系時，應保持小車質量M不變．在桶和砂子的質量m遠小于小車和砝碼的質量M時，用桶和砂子所受的總的重力作為小車所受合外力．
（3）根據牛頓第二定律可知mg=（m+M）a則a=

mg

m+M

=

1

1+ M m

g，故在M一定的情況下，
當m＜＜M時繩子拉力T=

M

M+m

mg=mg，故小車的加速度a=

mg

M

，所以a-F關系圖線是一條直線，
但隨桶和砂子的質量m增大，繩子拉力T=

M

M+m

mg≠mg，a-F關系圖線不再是正比例函數圖線，當m＞＞M時，物體的加速度等于g，故隨m的增大物體的a-F關系圖象偏離直線．故AB段明顯偏離直線，且圖象不過坐標原點，造成這些誤差的主要原因是所掛桶和砂子的總質量太大不再滿足m＜＜M．故C正確，故選C．
故本題的答案為：（1）天平；
（2）小車質量；小車所受合外力；
（3）C．

點評：只要掌握了實驗的基本原理就能順利解決本實驗的所有相關題目，故掌握實驗原理是學習實驗的重中之重．