Question

驗證牛頓第二定律的實驗中，某同學采用如圖甲所示的實驗裝置．在探究加速度a與所受外力F的關系時，測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示：

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/（m．s-2）	0.11	0.19	0.29	0.40	0.51

（1）實驗時，如何平衡摩擦力：

 

（2）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在如圖乙所示的坐標中作出a-F圖象；
（3）圖象的斜率的物理意義是

 

．

Answer 1

分析：（1）將小車靜止地放在水平長木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，當小車帶動紙帶勻速下滑時說明平衡摩擦力；
（2）應用描點法作圖，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標系中描出對應的點，然后作出a-F圖象．
（3）根據(jù)牛頓第二定律表達式求解．

解答：解：（1）平衡摩擦力的本質(zhì)就是使小車的重力沿斜面方向的分力與小車所受的阻力相平衡，其目的是使小車所受的合力等于細繩對小車的拉力．
正確操作是將小車靜止地放在水平長木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，當小車帶動紙帶勻速下滑時說明平衡摩擦力．
（2）據(jù)所提供數(shù)據(jù)，采用描點法得出圖象如下所示：
（3）由牛頓第二定律：F=ma得：當小車質(zhì)量m一定時，a與F應成正比，
即a=

F

m

，所以圖象應該是一條傾斜的直線，且斜率k=

1

m

，即為：小車的總質(zhì)量的倒數(shù)．
故答案為：（1）將小車靜止地放在水平長木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，當小車帶動紙帶勻速下滑時說明平衡摩擦力．
（2）如圖
（3）

1

m

，即小車的總質(zhì)量的倒數(shù)．

點評：在“驗證牛頓第二定律”的實驗用控制變量法，本實驗只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，同時加強基礎物理知識在實驗中的應用，加強解決實驗問題的能力．