题目内容

“验证牛顿运动定律”实验装置如图1所示．
（1）用砝码盘和砝码所受的总重力作为小车所受的合外力，在保持小车总质量不变的情况下，改变所放砝码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线如图2所示．此图线AB段基本是一条直线，而BC段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是______．（填选项前的字母）
A．小车与轨道之间存在摩擦　　　 B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大　　　　　 D．所用小车的质量太大
（2）如图3所示为某次实验得到的纸带，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出，计时器打点的时间间隔为0.02s．由此可求得小车的加速度a=______ m/s2．（结果保留二位有效数字）

解：（1）BC段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是钩码总质量过大，大于小车的总质量，故C正确；
故选C
（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2得：
a==0.49m/s2．
故答案为：C；0.49
分析：当钩码质量远小于小车质量时，小车受到的拉力近似等于钩码受到的重力；如果钩码质量太大，小车受到的拉力小于钩码重力，图象发生弯曲．根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小．
点评：利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力．
练习册系列答案
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（Ⅰ）（6分）某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置．所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中．（弹力始终未超过弹性限度，取g=10m/s2）
砝码质量（g） 0 30 60 90 120 150
弹簧总长（cm） 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79
弹力大小（N） 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5

①试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线．
②该弹簧的劲度系数k=
25N/m
25N/m

（Ⅱ）（1）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（如图所示）、小车、计时器一个、米尺．请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=
2x
t2
2x
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=
mg
h
x
mg
h
x
．
④改变
斜面倾角（或h的数值）
斜面倾角（或h的数值）
，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）如图所示为一种游标卡尺，它的游标尺上有20个小的等分刻度，总长度为19mm．用它测量某物 体长度时，游标卡尺示数如图所示，则该物体的长度①是
1.050
1.050
 cm．②该游标卡尺读数=
1.0295
1.0295
 cm

（2）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
5.0
5.0
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若重力加速度取10m/s2，由纸带数据可推算出重物m与小车的质量M比为m：M=
1：1
1：1
．
某同学设计了如下实验方案用来‘验证牛顿运动定律’：
（1）如图甲所示，将木板有定滑轮的一端垫起，把滑块通过细绳与带夹的重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤下夹一纸带，穿过打点计时器．调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动．
（2）如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板上靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之由静止开始加速运动．打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，打出的纸带如图丙所示，A，B，C，D，E是纸带上五个计数点．

①图乙中滑块下滑的加速度为
3.9m/s2
3.9m/s2
．（结果保留两位有效数字）
②若重锤质量为m，滑块质量为M，重力加速度为g，则滑块加速下滑受到的合力为
mg
mg
．
③某同学在保持滑块质量不变的情况下，通过多次改变滑块所受合力，由实验数据作出的a-F，图象如图丁所示，则滑块的质量为
2.0（1.8～2.2）
2.0（1.8～2.2）
kg．（结果保留两位有效数字）
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＞＞m
M＞＞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，应该做a与
1
M
1
M
的图象．
（3）如图2（a），甲同学根据测量数据做出的a-F线，说明实验存在的问题是
平衡摩擦力时木板倾角过大
平衡摩擦力时木板倾角过大
．
（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2（b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？答：
两小车及车上砝码的总质量不同
两小车及车上砝码的总质量不同
．
（5）一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定，探究做加速度与质量的关系，以下做法正确的是：
BC
BC

A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码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，要保证绳和纸带均与木板平行以减小误差
D．小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M，直接用公式 a=mg/M求出．
（6）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，利用图3给出的数据可求出小车下滑的加速度a=
1.58m/s2
1.58m/s2
．（结果保留三位有效数字）
在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动定律”的实验时，下列说法中正确的是 （　　）
A、平衡摩擦力时，应将砝码及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上；B、连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行；C、平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动；D、小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车．

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