Question

某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题：

（1）该同学在实验前准备了图中所示的实验装置及下列辅助器材：

A．交流电源、导线

B．天平（含配套砝码）

C．秒表

D．刻度尺

E．细线、砂和小砂桶

其中不必要的器材是          （填代号）

（2）打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。其中一部分纸带上的点迹情况如图甲所示，已知打点计时器打点时间间隔，测得A点到B、C点的距离分别为、，则在打下点迹B时，小车运动的速度         ；小车做匀加速直线运动的加速度    （结果保留三位有效数字）。

（3）在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的图像，其中图线不过原点的原因是             ，图线在末端弯曲的原因是              。

（4）该实验中，若砂桶和砂的质量为m，小车质量为M，细线对小车的拉力为F，则拉力F与的关系式为  ，若要使，则m与M的关系应满足          。

Answer

（1）C；（2），

（3）平衡摩擦力过度；没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车的总质量

（4），

【解析】试题分析：（1）在实验中，打点计时器可以测量时间，所以不需要秒表，上述器材中不必要的为C。

（2）B点的速度等于AC段的平均速度，则有：，

根据得：．

（3）由图象可知小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，说明合外力大于0，说明平衡摩擦力过度，即木板与水平面的夹角太大，该实验中当小车的质量远大于钩码质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小，随着F的增大，即随着钩码质量增大，逐渐的钩码质量不再比小车质量小的多，因此会出现较大误差，图象会产生偏折现象．

（4）对整体分析，根据牛顿第二定律得，，则绳子的拉力,要使，解得．

考点：测定匀变速直线运动的加速度

【名师点睛】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，然后结合物理规律去解决实验问题，会通过纸带求解瞬时速度和加速度。