Question

2．用图示1实验装置来验证牛顿第二定律：

（1）为消除摩擦力的影响，实验前平衡摩擦力的具体操作为：取下砂桶，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车后，小车能沿木板做匀速直线运动．
（2）小车及车中砝码的质量用M表示，砂桶及砂的质量用m表示，当M与m的大小关系满足M远大于m时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于砂桶及砂的重力．
（3）某次实验测得的数据如下表所示．根据这些数据在坐标图2中描点并作出a-$\frac{1}{m}$图线，通过a-$\frac{1}{m}$图线求得合外力大小为0.30N（计算结果保留两位有效数字）．

$\frac{1}{m}$/kg-1	a/（m•s-2）
4.0	1.2
3.6	1.1
2.0	0.6
1.4	0.4
1.0	0.3

Answer 1

分析 明确实验原理，了解具体操作步骤的含义，尤其是实验中如何进行平衡摩擦力的操作；只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于砂桶及砂的重力；由F=ma可知，在a-$\frac{1}{m}$图象中，图象的斜率表示物体所受合外力的大小．

解答 解：（1）将不带滑轮的木板一端适当垫高，在取下砂桶的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力，这样便平衡了摩擦力．
（2）根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F_拉=ma
对M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{M+m}$
当M＞＞m时，即当钩码的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砂桶及砂的重力．
（3）用描点法画出图象如下所示：

由F=ma可知，在a-$\frac{1}{m}$图象中，图象的斜率表示物体所受合外力的大小，有图象可知其斜率为k=0.30，故所受合外力大小为0.30N．
故答案为：（1）砂桶，匀速直线；（2）M远大于m；（3）描点、连线如图所示，0.30

点评 在解决实验问题时，一定先要通过分析题意找出实验的原理，通过原理即可分析实验中的方法及误差分析，同时也加深了对具体实验操作步骤的理解．