所示的实验装置来验证牛顿第二定律.为消除摩擦力的影响.实验前必须平衡摩擦力．①某同学平衡摩擦力时是这样操作的:将小车静止地放在水平长木板上.把木板不带滑轮的一端慢慢垫高.如图(乙).直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止．请问这位同学的操作是否正确?如果不正确.应当如何进行操作?答: ．②如果这位同学先如①中的操作.然后不断� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

（1）用如图（甲）所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力．

①某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图（乙），直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止．请问这位同学的操作是否正确？如果不正确，应当如何进行操作？
答：

．
②如果这位同学先如①中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下的a-F图线是如图丙中的

（填选项代号的字母）．
③调整好装置之后，实验小组进行实验．设砂和砂桶的总质量为M，小车的质量为m，则小车在运动过程中受到的合外力表达式F=

（用m、M、g表示），分析该表达式可知在满足

的条件下，能减小该实验的系统误差．

分析：（1）小车由静止下滑，说明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡过度，当小车带动纸带匀速下滑时说明平衡摩擦力；
（2）正确的a-F图象应该是过原点的直线，由于平衡摩擦力过度，因此图象在纵轴上有截距，
（3）根据牛顿第二定律列出等式求解．

解答：解：（1）小车由静止下滑，说明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡过度，所以该同学的操作不正确，
正确的操作应该为给小车一个初速度，小车能够带动纸带匀速下滑．
（2）如果这位同学先如（1）中的操作，导致平衡摩擦力过度，因此当小车上还没有挂砂和砂桶时，小车应该就已经有加速度了，故图象ABD错误，C正确．
故选：C．
（3）设砂和砂桶的总质量为M，小车的质量为m，则小车在运动过程中根据牛顿第二定律得：
对于小车：F=ma
对于砂和砂桶：Mg-F=Ma
解得：F=

Mmg

m+M

所以满足m＞＞M的条件下，小车在运动过程中受到的合外力近似等于砂和砂桶的总重力，能减小该实验的系统误差．
故答案为：（1）该同学的操作不正确，正确的操作应该为给小车一个初速度，小车能够带动纸带匀速下滑．（2）C；（3）

Mmg

m+M

，m＞＞M

点评：在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于钩码质量的双重条件下，才能用钩码重力代替小车所受的合力，同时加强基础物理知识在实验中的应用，加强解决实验问题的能力．