Question

【題目】利用如圖所示的裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗。

（1）甲同學實驗時這樣平衡摩擦力。按圖示裝置把實驗器材安裝好，先不掛重物，將小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器。用墊塊把木板一端墊高，接通打點計時器，讓小車以一定初速度沿木板向下運動，并不斷調節木板的傾斜度，直到小車拖動紙帶沿木板做_______運動。

（2）甲同學利用v-t圖像求出每條紙帶對應的加速度。他在處理其中一條紙帶時，求出每個計數點對應的速度，并將各點的速度都標在了如圖所示的坐標系中。請在坐標系中作出小車運動的v-t圖像，并利用圖像求出小車此次運動的加速度a = __________m/s2。

（3）丙同學作出的a-F圖像如圖所示。發現圖線有一段是曲線，他認為這是系統誤差造成的。他將實驗方法做了如下改進：他先將一些砝碼放在小車上；之后每次從小車上取下一些砝碼移到牽引小車的盤上；重復多次實驗，直到將砝碼全部移到盤中；根據測得的數據，繪制出小車加速度a隨著盤和盤中的砝碼所受重力F變化的關系圖線，得到的是一條過原點的直線。已知盤和所有砝碼的總質量為m，小車的質量為M。請你分析說明圖線為直線的原因，并說明圖線斜率的物理意義。

Answer 1

【答案】勻速運動 根據牛頓第二定律，可得，其中M+m為定值，所以a-F圖象為過原點的直線，斜率為。

【解析】

根據實驗原理與實驗器材分析答題，在平衡摩擦力時要做到使小車在木板上勻速運動，在做v-t圖象時，要滿足盡量多的點通過直線，不在直線上的點均勻的分布在直線兩側。

（1）在驗證牛頓第二定律時小車需平衡摩擦力，直到小車在木板上做勻速運動.

（2）讓盡量多的點通過直線，不在直線上的點均勻的分布在直線兩側，如圖所示：

由圖可得加速度為：。

（3）根據牛頓第二定律，可得，其中M+m為定值，所以a-F圖象為過原點的直線，斜率為。