题目内容

在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图所示的实验装置．

小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．

（1）当M与m的大小关系满足______________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的总重力．

（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地归纳出加速度a与质量M的关系，应该作a与___________的图象．下图是某同学在此实验中获得的一条纸带，其中两相邻计数点间有四个点未画出.已知打点计时器使用的交流电源的频率为50HZ，则小车运动的加速度a=_______m/s2.

（3）保持小车和数字测力计的总质量一定，改变钩码的质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．请同学们根据测量数据描出的点作出a—F图象（图在答卷纸上），并根据测量数据作出的a-F图线，说明实验过程中可能存在的问题是_  ______．

（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线如图所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？         ．

 

 

【答案】

（1）（2），0.39 （3）没有平衡摩擦力 （4）M

【解析】

试题分析：（1）本实验装置中，M和m一起匀加速，绳子拉力，只有当才有。因为实验中都是以作为绳子拉力计算，一次。

（2）根据牛顿第二定律，控制力F不变，则有与M成反比，二者的图像为曲线，看不出来是不是反比关系，也可能与成反比。因此图像要画出直线才可以说明关系，所以我们选择 与成正比。分析纸带两相邻计数点间有四个点未画出.则时间间隔为0.1s，根据，分析纸带找到得到。

（3）分析图像不过原点，当拉力F较小时，加速度为0，说明没有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不够

（4）根据牛顿第二定律，a—F图象的斜率即,乙和丙的斜率不同说明M不同。

考点：探究牛顿第二定律

 

练习册系列答案
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（2007?广东）在验证牛顿运动定律的实验中有如图（a）所示的装置，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与穿过打点计时器的纸带相连．开始时，小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离．启动计时器，释放重物，小车在重物牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离．打点计时器使用的交流电频率为50Hz．图（b）中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如图箭头所示．

（1）根据所+提供的纸带和数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为
5
5
m/s2（计算结果保留两位有效数字）．
（2）打a段纸带时，小车的加速度大小是2.5m/s2，请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的
D4D5
D4D5
两点之间．
（3）若g取10m/s2，由纸带数据可推算出重物m与小车的质量M之比为m：M=
1：1
1：1
．
实验题
在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图1所示的实验装置．
小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．
（1）当M与m的大小关系满足
M远大于m
M远大于m
时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该作a与
1
M
1
M
的图象．
（3）如图2所示为甲同学根据测量数据作出的a-F图线，说明实验存在的问题是
没有平衡摩擦力或平衡时角度过小．
没有平衡摩擦力或平衡时角度过小．
．
（4）某同学在做加速度和力、质量的关系的实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：
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
请根据表中的数据在坐标纸中作出a-F图象（图3）；
（5）图象的斜率的物理意义是
小车的总质量的倒数
小车的总质量的倒数
；
（6）在“探究两个共点力的合成”实验中，某小组做实验时得出如图4所示的图（O为橡皮条与细绳套的结点）．图中
F
F
是F1与F2合力的实验值，为使橡皮筋沿竖直方向伸长，那么互成角度的两弹簧秤所施的力F1和F2必须
C
C
．
A．等大  B．互相垂直  C．水平分力，等大反向  D．竖直分力等大
（7）做匀变速直线运动的小车带动纸带通过电火花计时器，打出的部分计数点如图5所示．每相邻两点间还有四点未画出来，电火花计时器使用的是220V、T=0.02s的交流电，求：电火花计时器打第2个计数点时，小车的速度v2=
0.49
0.49
m/s，小车的加速度a=
0.88
0.88
m/s2．（结果保留两位有效数字）
现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律．给定的器材如下：
一倾角可以调节的长斜面（如图1所示）小车、计时器一个、米尺．
（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：
①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2，记下所用的时间t；
②用米尺测量A1与A2之间的距离x，则小车的加速度a=
2s 
t2
2s 
t2
；
③用米尺测量A1相对于A2的高度h．设小车所受重力为mg，则小车所受合外力F=
mgh
s
mgh
s
；
④改变
改变斜面的倾角或斜面高h
改变斜面的倾角或斜面高h
，重复上述测量；
⑤以h为横坐标，
1
t2
为纵坐标，根据实验数据作图．如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律．
（2）在“验证牛顿运动定律”的实验中，实验装置如图2中的甲所示，有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A图线．试分析：
①A图线不通过坐标原点的原因是
没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
；
②A图线上部弯曲的原因是
未满足钩码质量远小于小车质量
未满足钩码质量远小于小车质量
．
（1）如图甲所示，在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学进行实验的主要步骤是：将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计．第一次沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将该位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录为F1、F2，并用笔在两绳的拉力方向上分别标记a、b两点，分别将其与O点连接，表示两力的方向．第二次用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小并用上述方法记录其方向．
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①两次用弹簧测力计将橡皮筋的活动 端都要拉至O点，这样做的目的是
 

②图乙是在白纸上根据实验结果作出的力的图示，其中
 
是F1和F2合力的实际测量值．（填F或F'）
③这位同学在实验中确定分力方向时，图甲所示的a点标记得不妥，其原因是
 

（2）在”验证牛顿运动定律”的实验中，以下做法错误的是
 
．
A．平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源
D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘的质量m′以及小车质量M，直接用公式a=
m′M
g求出
（3）某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（交流电的频率为50Hz，打点时间间隔为0.02秒）
①图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为
 
m/s2．（保留二位有效数字）
②保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据，如何利用这些数据才能比较直观地确定小车加速度a与质量m之间的关系呢？
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③保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，甲、乙两位同学根据实验数据分别作出了加速度a随合力F的变化图线如图（c）、（d）所示．图（c）中的图线上部出现了弯曲偏离了原来的直线，其主要原因是
 
．图（d）中的图线不通过原点，其主要原因是
 
．
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某同学在“验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车所受的合力F的大小不变，改变小车的质量m，得到了不同m时的加速度大小a，并绘出了a-
1
m
的图象，则（　　）
A、图象是一条直线，直线的斜率表示小车受到的合力的倒数
B、图象是一条直线，直线的斜率表示小车受到的合力
C、图象是一条曲线，曲线各点的切线斜率表示小车受到的合力的倒数
D、图象是一条曲线，曲线各点的切线斜率表示小车受到的合力

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