Question

验证牛顿第二定律的实验中，某同学采用如图甲所示的实验装置．在探究加速度a与所受外力F的关系时，测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示：

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）实验时，如何平衡摩擦力：

 

（2）根据表中的数据在如图乙所示的坐标中作出a-F图象；
（3）图象的斜率的物理意义是

 

．

Answer 1

分析：（1）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，当小车带动纸带匀速下滑时说明平衡摩擦力；
（2）应用描点法作图，根据实验数据在坐标系中描出对应的点，然后作出a-F图象．
（3）根据牛顿第二定律表达式求解．

解答：解：（1）平衡摩擦力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡，其目的是使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力．
正确操作是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，当小车带动纸带匀速下滑时说明平衡摩擦力．
（2）据所提供数据，采用描点法得出图象如下所示：
（3）由牛顿第二定律：F=ma得：当小车质量m一定时，a与F应成正比，
即a=

F

m

，所以图象应该是一条倾斜的直线，且斜率k=

1

m

，即为：小车的总质量的倒数．
故答案为：（1）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，当小车带动纸带匀速下滑时说明平衡摩擦力．
（2）如图
（3）

1

m

，即小车的总质量的倒数．

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．