Question

9．验证牛顿第二定律的实验中，在小车的质量不变的条件下得到了如下一组实验数据．

拉力F/N	0.196	0.294	0.392	0.490	0.588
加速度a（m/s2）	0.25	0.38	0.90	1.20	1.53

（1）在如图坐标纸上画a-F图象，并延长至横轴；
（2）从图中可以发现实验中的问题是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
（3）从图中求出小车的质量为0.3kg．

Answer 1

分析 （1）应用描点法作出a-F图象；
（2）F轴有截距说明当拉力达到一定值后小车才开始有加速度；
（3）根据牛顿第二定律写出F-a的表达式结合数学知识分析出斜率或截距的物理意义，进而求出质量．

解答 解：（1）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后图象如图所示：

（2）由图示图象可知，a-F图象在F轴上有截距，说明当拉力大到一定值时才产生加速度，小车受到的合力小于细线的拉力，这是由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的．
（3）由牛顿第二定律得：a=$\frac{1}{m}$F，a-F图象的斜率为：k=$\frac{1}{m}$=$\frac{1.2-0.2}{0.5-0.2}$=$\frac{10}{3}$，小车的质量为：m=$\frac{1}{k}$=0.3kg；
故答案为：（1）图象如图所示；（2）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；（3）0.3kg．

点评 本题考查了实验数据处理，要掌握描点法作图的方法，要掌握应用图象法处理实验数据的方法；应用牛顿第二定律即可解题．