题目内容

用图(a)所示的实验装置验证牛顿第二定律:
(1)某同学通过实验得到如图(b)所示的a-F图象,造成这一结果的原因是:在平衡摩擦力时木板与水平桌面的倾角
偏大
偏大
(填“偏大”或“偏小”).

(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验,为了便于探究、减小误差,应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足
M>>m
M>>m
的条件
(3)某同学得到如图(c)所示的纸带.已知打点计时器电源频率为50Hz. A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点.由此可算出小车的加速度a=
5.0
5.0
m/s2(保留两位有效数字).
分析:1、考查实验时平衡摩擦力时出现的误差问题,不是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,就是平衡摩擦力时过大.从图上分析两图各是什么原因即可.
2、根据牛顿第二定律求出绳子拉力与砝码和盘的总重力的关系,判断出在什么情况下砝码和盘的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力.
3、根据匀变速直线运动的规律△x=aT2可以求出加速度的大小.
解答:解:(1)当拉力F等于0时,小车已经产生力加速度,故原因是平衡摩擦力时平衡摩擦力过大,在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角偏大.
(2)对整体分析,根据牛顿第二定律得,a=
mg
M+m

则绳子的拉力F=Ma=
mg
1+
m
M

当M>>m,即砝码和盘的总质量远小于小车和小车上砝码的总质量时,砝码和盘的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力.
所以为了便于探究、减小误差,应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足M>>m 的条件.
(3)根据刻度尺的示数可知△x=sD-sA=3.90cm-2.10cm=1.80cm,
时间间隔为T=0.06s,
代入公式△x=aT2可以求出加速度为:a=
0.0180
(0.06)2
=5.0m/s2
故答案为:((1)偏大    
(2)M>>m   
(3)5.0
点评:教科书本上的实验,我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚.
对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由.比如为什么要平衡摩擦力,为什么要先接通电源后释放纸带等.
练习册系列答案
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(1)用图(a)所示的实验装置验证牛顿第二定律.
①完成平衡摩擦力的相关内容:
(i)取下砂桶,把木板不带滑轮的一端垫高,接通打点计时器电源,
 
(选填“静止释放”或“轻推”)小车,让小车拖着纸带运动.
(ii)如果打出的纸带如图(b)所示,则应
 
(选填“增大”或“减小”)木板的倾角,反复调节,直到纸带上打出的点迹
 
,平衡摩擦力才完成.
②某同学实验时得到如图(c)所示的a-F图象,则该同学验证的是:在
 
条件下,
 
成正比.
(2)某同学将完好的仪器连接成如图(d)所示电路(其中滑动变阻器的连线没有画出),用来探究小灯泡电阻与电压的关系.
①闭合开关进行实验时发现,无论怎样移动滑片P,电压表和电流表的示数都不为零,但始终没有变化.则该同学把滑动变阻器接入电路中的方式可能是
 
(填写选项代号)
a.G与C相连,F与H相连    b.G与C相连,D与H相连
c.G与E相连,F与H相连    d.G与E相连,D与H相连
②在图(d)中将滑动变阻器正确接入电路中.要求:灯泡两端的电压可以从零开始进行调节.
③在正确操作下,该同学得到灯丝两端电压U和对应电阻R的数据如下表:
(i)根据表中数据在坐标中描出R-U图线;(ii)根据图线,可以得到灯丝在未通电时的阻值约为
 
Ω.
U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
R/Ω 2.1 3.0 3.8 4.4 5.2 5.6 5.9 6.0

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