Question

驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置．在探究加速度a與所受外力F的關(guān)系時(shí)，測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)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(shí)驗(yàn)時(shí)，如何平衡摩擦力：

 

（2）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在如圖乙所示的坐標(biāo)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(dāng)小車帶動(dòng)紙帶勻速下滑時(shí)說明平衡摩擦力；
（2）應(yīng)用描點(diǎn)法作圖，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后作出a-F圖象．
（3）根據(jù)牛頓第二定律表達(dá)式求解．

解答：解：（1）平衡摩擦力的本質(zhì)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(xì)繩對(duì)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(dāng)小車帶動(dòng)紙帶勻速下滑時(shí)說明平衡摩擦力．
（2）據(jù)所提供數(shù)據(jù)，采用描點(diǎn)法得出圖象如下所示：
（3）由牛頓第二定律：F=ma得：當(dāng)小車質(zhì)量m一定時(shí)，a與F應(yīng)成正比，
即a=

F

m

，所以圖象應(yīng)該是一條傾斜的直線，且斜率k=

1

m

，即為：小車的總質(zhì)量的倒數(shù)．
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(dāng)小車帶動(dòng)紙帶勻速下滑時(shí)說明平衡摩擦力．
（2）如圖
（3）

1

m

，即小車的總質(zhì)量的倒數(shù)．

點(diǎn)評(píng)：在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)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(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)物理知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，加強(qiáng)解決實(shí)驗(yàn)問題的能力．