Question

19．小华所在的实验小组利用如图1所示的实验装置探究牛顿第二定律，打点计时器使用的交流电频率f=50Hz，当地的重力加速度为g．
①在实验前必须平衡摩擦力，其步骤如下：取下细线和沙桶，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，小车沿斜面做匀速直线运动．

②在平衡好摩擦力的情况下，探究小车加速度a与小车质量M的关系中，某次实验测得的数据如下表所示．根据这些数据在如图2的坐标图中描点并作出a-$\frac{1}{M}$图线．从a-$\frac{1}{M}$图线求得合外力大小为0.30 N（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
3.0	0.9
2.4	0.7
1.4	0.4
1.0	0.3

③．若实验前没有平衡摩擦力，在探究a-F的关系时，通过改变钩码的个数改变小车所受的拉力F₁，重复实验，确定加速度a与小车所受拉力F₁的关系．图3表示该同学实验结果，最符合实际的是C．

Answer 1

分析 ①平衡摩擦力的目的是用小车沿斜面向下的重力分力与摩擦力平衡，必须让小车带动纸带匀速下滑．
②根据表中实验数据在坐标纸上描出对应的点，然后根据描出的点作出图象，然后根据图象特点得出实验结论．
③根据表中实验数据在坐标纸上描出对应的点，然后根据描出的点作出图象，然后根据图象特点得出实验结论

解答 解：①在实验前必须进行平衡摩擦力，其步骤如下：取下细线和砂桶，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，使小车恰好做匀速直线运动，这样小车所受的摩擦力与小车沿斜面向下的重力的分力平衡．
②应用描点法画出图象如下所示，由图象可知，a-$\frac{1}{M}$图象过原点，合外力等于图象的斜率，大小为 F_合=$\frac{1.2}{4}$N=0.30N

③实验前没有平衡摩擦力，所以当拉力F达到一定值后，小车才产生加速度．
砂和砂桶的质量在增加，那么砂和砂桶的质量不能远小于车的质量时，实际拉力比砂桶重力小得多，桶实际的加速度比理论值小得多，图线向下弯曲．故选C．
故答案为：
①轻推小车，小车沿斜面做匀速直线运动；
②图象如图所示，0.30．
③C

点评 本题考查探究牛顿第二定律的实验，要注意明确实验原理，掌握实验中的注意事项，并掌握应用图象法分析问题的基本方法；同时能分析实验误差．