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的數據如表所示：

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）根據表中的數據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，根據實驗數據在坐標系中描出對應的點，然后作出a-F圖象．
（3）根據牛頓第二定律表達式求解．

解答：解：（1）平衡摩擦力的本質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）據所提供數據，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：小車的總質量的倒數．
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

，即小車的總質量的倒數．

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量遠大于鉤碼質量的雙重條件下，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．