Question

2．用圖示1實驗裝置來驗證牛頓第二定律：

（1）為消除摩擦力的影響，實驗前平衡摩擦力的具體操作為：取下砂桶，把木板不帶滑輪的一端適當墊高并反復調節，直到輕推小車后，小車能沿木板做勻速直線運動．
（2）小車及車中砝碼的質量用M表示，砂桶及砂的質量用m表示，當M與m的大小關系滿足M遠大于m時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于砂桶及砂的重力．
（3）某次實驗測得的數據如下表所示．根據這些數據在坐標圖2中描點并作出a-$\frac{1}{m}$圖線，通過a-$\frac{1}{m}$圖線求得合外力大小為0.30N（計算結果保留兩位有效數字）．

$\frac{1}{m}$/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 明確實驗原理，了解具體操作步驟的含義，尤其是實驗中如何進行平衡摩擦力的操作；只有M＞＞m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于砂桶及砂的重力；由F=ma可知，在a-$\frac{1}{m}$圖象中，圖象的斜率表示物體所受合外力的大小．

解答 解：（1）將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在取下砂桶的情況下使小車恰好做勻速運動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力，這樣便平衡了摩擦力．
（2）根據牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{M+m}$
當M＞＞m時，即當鉤碼的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砂桶及砂的重力．
（3）用描點法畫出圖象如下所示：

由F=ma可知，在a-$\frac{1}{m}$圖象中，圖象的斜率表示物體所受合外力的大小，有圖象可知其斜率為k=0.30，故所受合外力大小為0.30N．
故答案為：（1）砂桶，勻速直線；（2）M遠大于m；（3）描點、連線如圖所示，0.30

點評 在解決實驗問題時，一定先要通過分析題意找出實驗的原理，通過原理即可分析實驗中的方法及誤差分析，同時也加深了對具體實驗操作步驟的理解．