Question

17．用如圖1所示裝置驗證牛頓第二定律，用F表示砝碼和小桶的總重力．

（1）在探究“加速度和合外力的關系”時，圖2中F為砝碼和小桶總重力，要使得細線對小車的拉力等于小車受到的合外力，下列做法正確的是AB．
A．平衡摩擦力時必須讓小車連著穿過打點計時器的紙帶
B．平衡摩擦力時必須撤去砝碼和小桶
C．平衡摩擦力時打點計時器可以不通電
D．圖2中的a₁→∞
（2）實驗中描繪的a-F圖象如圖2所示，當F較小時，圖象為直線；當F較大時圖象為曲線，出現這兩段情況的原因是什么．小桶與砝碼的總質量不滿足遠遠小于小車與鉤碼的總質量．

Answer 1

分析 在“驗證牛頓第二定律”實驗中，使得砝碼和小桶的重力等于小車的合力，需平衡摩擦力，平衡摩擦力時，不掛砝碼和小桶，小車后面需連接紙帶．連接小桶和小車的輕繩應和長木板保持平行，平衡摩擦力后，長木板與水平面夾角不能改變，小車應靠近打點計時器，且應先接通電源再釋放小車

解答 解：（1）A、平衡摩擦力時，不需砝碼和小桶，但小車后面必須與紙帶相連，因為運動過程中紙帶受到阻力．故AB正確；
C、平衡摩擦力時打點計時器需要通電，根據紙帶上點的疏密分布判斷小車是否是勻速運動，故C錯誤；
D、根據牛頓第二定律，有
對重物，有 mg-T=ma
對小車，有 T=Ma
解得：a=$\frac{\;\;mg}{M+m}$，
所以a₁=g．故D錯誤；
隨著外力F的增大，砝碼的質量越來越大，最后出現了不滿足遠小于小車質量的情況，因此圖線出現了偏折現象，因此小桶與砝碼的總質量不滿足遠遠小于小車與鉤碼的總質量，加速度不可能一直均勻增大，加速度的增大幅度將逐漸減小，最后趨近與定值g．
故答案為：（1）AB （2）小桶與砝碼的總質量不滿足遠遠小于小車與鉤碼的總質量

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．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應當清楚．