题目内容

《验证牛顿第二定律实验》中，
（1）认为沙和沙桶的重力为拉小车运动的合力，除了要平衡摩擦力、沙和沙桶总质量远小于小车及其上砝码总质量外，还要求调节
定滑轮高度使细绳与长木板平行
定滑轮高度使细绳与长木板平行
．
（2）作出a-
1m
（m为小车及其上砝码总质量）如图，直线不过原点则有关原因说法是
平衡摩擦力时倾角太小或没有平衡摩擦力
平衡摩擦力时倾角太小或没有平衡摩擦力
．
分析：（1）注意三点：平衡摩擦力、沙和沙桶总质量远小于小车及其上砝码总质量、拉力沿着平行于木板的方向
（2）实验中用勾码的重力代替小车的合力，故要通过将长木板右端垫高来平衡摩擦力和使小车质量远大于勾码质量来减小实验的误差
解答：解：（1）认为沙和沙桶的重力为拉小车运动的合力，除了要平衡摩擦力、沙和沙桶总质量远小于小车及其上砝码总质量外，还要求拉力沿着平行于木板的方向，故应调节定滑轮高度使细绳与长木板平行
（2）小车质量M一定时，其加速度a与合力F成正比，图象应该为一条经过坐标原点的直线；由于实验中用勾码的重力代替小车的合力，故不可避免的会出现系统误差，乙图中，由于小车受到摩擦阻力，其合力小于绳子的拉力，所以不经过坐标原点
故答案为（1）定滑轮高度使细绳与长木板平行
（2）平衡摩擦力时倾角太小或没有平衡摩擦力
点评：在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于勾码质量和拉力沿着平行于木板的方向的三重条件下，才能用勾码重力代替小车所受的合力
练习册系列答案
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（1）用螺旋测微器（千分尺）测小球直径时，示数如图甲所示，这时读出的数值是
8.473（8.472-8.474）
8.473（8.472-8.474）
mm；用游标卡尺（卡尺的游标有20等分）测量一支铅笔的长度，测量结果如图乙所示，由此可知铅笔的长度是
10.060
10.060
cm．

（2）①在验证牛顿第二定律的实验中，为了研究质量不变时，加速度和作用力的关系，一位同学将一端带滑轮的木板放在水平桌面上，安装好打点计时器，面后连续做了五次实验．在做第一次实验时，砂和砂桶的总质量为m1，小车质量M=20m1，以后每次在砂桶里增加质量为△m的砂子，△m=
m1
2
．这五次实验中，若用砂和砂桶的总重力表示小车所受的合力，则第
五
五
次实验的数据误差最大，按这五组数据画出的a-F图象应是下列图中的
C
C
．

②在此实验中，当砂和砂桶的总质量远小于小车总质量时，拉小车的力可认为等于砂和砂桶总重力．设此拉力为F实，而将小车真正受到的力设为F真，若定义
|F实-F真|
F真
×100%为实验的百分误差，如果实验要求误差不大于5%，则当小车的总质量为200g时，砂和砂桶的总质量最大不能超过
10
10
g．
（1）用如图1所示的实验装置，验证牛顿第二定律．

①在平衡摩擦力时，先取下砂桶，将木板不带滑轮的一端垫高，让打点计时器接
交流电源
交流电源
（选填“交流电源”或“直流电源），然后
轻轻推动
轻轻推动
（选填“静止释放”或“轻轻推动”）小车，让小车拖着纸带运动．如果打出的纸带如图1右所示，则应
减小
减小
（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
间隔均匀
间隔均匀
，平衡摩擦力才算完成．
②图2是某次实验中得到的一条纸带，则小车的加速度是
5.00
5.00
m/s2．（计算结果保留三位有效数字）
（2）①甲同学用多用电表测定一只电阻的阻值，操作如下：
多用电表电阻档有4个倍率：分别为×1K、×100、×10、×1．该同学选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大（指针位置如图3中虚线所示）．为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：
a．
重新选×10档测量
重新选×10档测量
；
b．两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0Ω处；
c．重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是
120
120
Ω．
②乙同学用伏安法测量某金属丝的电阻（阻值5～10Ω），实验室提供了下列器材．
A．电压表（0～3V，内阻1kΩ）  B．电压表（0～15V，内阻5kΩ）
C．电流表（0～0.6A，内阻2Ω）      D．电流表（0～3A，内阻0.5Ω）
E．滑动变阻器（10Ω，0.2A）        F．滑动变阻器（50Ω，0.6A）
G．直流电源（6V，内阻不计）
另有开关一个、导线若干．
实验中有两种电路可供选择，如图4（甲）和（乙）所示．
本次实验中电路应选
乙
乙
（选填“甲”或“乙”），电压表应选
A
A
，电流表应选
C
C
，滑动变阻器应选
F
F
．（只填器材前的字母代号即可）．
（1）某位同学在做验证牛顿第二定律实验时，实验前必须进行的操作步骤是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
．
（2）正确操作后通过测量，作出a-F图线，如图1中的实线所示．试分析：图线上部弯曲的原因是
没有满足小车质量M远大于砂和砂桶的质量m
没有满足小车质量M远大于砂和砂桶的质量m
；

（3）打点计时器使用的交流电频率f=50Hz，如图2是某同学在正确操作下获得的一条纸带，其中A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出，写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a=
a=
[(s3+s4)-(s1+s2)]
100
f2
a=
[(s3+s4)-(s1+s2)]
100
f2
（用英文字母表示）；根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为
0.60
0.60
m/s2（结果保留两位有效数字）．
关于“验证牛顿第二定律”实验中验证“作用力一定时，加速度与质量成反比”的实过程，以下做法中正确的是（　　）
A、平衡摩擦力时，应将装沙的小桶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，再接通电源
D、可以利用天平测出沙桶和沙的质量m和小车的质量M，直接用公式a=
mg
M
求出加速度

（12分）如图所示，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间(x-t)图象和速率—时间(v-t)图象.整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为l、高度为h.(取重力加速度g="9.8" m/s2，结果保留一位有效数字).

(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如下图实所示.从图线可得滑块A下滑时的加速度a =      m/s2，摩擦力对滑块A运动的影响         .(填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”)

(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律.实验时通过改变         可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；通过改变          可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系.
(3)将气垫导轨换成滑板，滑块A换成滑块A′，给滑块A′一沿滑板向上的初速度，A′的x-t图线如下图实所示.图线不对称是由于       造成的，通过图线可求得滑块与滑板间的动摩擦因数=         .

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