课练 10实验 验证牛顿第二定律

课练10实验验证牛顿第二定律1.研究性学习小组的同学欲探究小车质量不变时其加速度与力的关系，该小组在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为力传感器(测绳子的拉力)，P为小桶(内有砂子)，M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板不计绳子与滑轮间的摩擦纸带b 4C7/MflJ单位：cm图乙4.605.50JLA图甲(1) 要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源(含导线)外，还需要的实验仪器是(填“刻度尺”、“天平”或“秒表”).(2) 平衡摩擦力后再按上述方案做实验，是否要求小桶和砂子的总质量远小于小车的质量？(填 “是”或“否”).(3) 已知交流电源的频率为50 Hz,某次实验得到的纸带如图乙所示，图中相邻两计数点之间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度a=m/s2.(结果保留2位有效数字)小车打点计时器TV纸带A托盘和重物2如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某同学保持木板水平，调节托盘和重物 的总重量，使小车能拖动纸带沿木板匀速运动，记下此时托盘和重物的总质量m0、小车的总质量胚已知重 力加速度为g.(1)在探究加速度与力的关系时，若测得托盘和重物的总质量为m(m M)，则可知小车所受的合外力为 ;当改变托盘和重物的总质量重做实验时，(填“需要”或“不需要”)重新平衡摩擦力.(2 )在探究加速度与质量的关系时，当改变小车的总质量时，(填“需要”或“不需要”)重新平衡摩擦力.(2 )在探究加速度与质量的关系时，当改变小车的总质量时，小车所受的摩擦力改变，需要重新平衡摩 擦力.3在探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系时，采用如图所示的实验装置小车及车 中砝码的总质量用M表示，盘及盘中砝码的总质量用m表示.(1) 当M与m的大小关系满足时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的总重力.(2) 某一组同学先保持盘及盘中砝码的总质量m 一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的 是()A. 平衡摩擦力时，应将盘及盘中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，先放开小车，再接通打点计时器的电源D. 用天平测出m以及小车和车中砝码的总质量M，小车运动的加速度可直接用公式0=常求出(3)OF O甲乙另两组同学保持小车及车中砝码的总质量M 一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作图乙：.4. 学习了传感器之后，在“研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中，甲、乙两实验小组引进“位 移传感器”、“力传感器”，分别用如图(a)、(b)所示的实验装置做实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质 量的小车，位移传感器B随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器A固定在轨道一端.在运动过程中位移 传感器B发出信号，位移传感器A接收信号且显示小车运动的位移.甲组实验中把重物的重力作为拉力F， 乙组直接用力传感器测得拉力F,改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出a-F图象.位移传感器位移传感器位移传感器位移传感器图c(1) 甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是(2) 图(c)中符合甲组同学作出的实验图象的是；符合乙组同学作出的实验图象的是.5. 某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时物体的加速度与质量之间的关系.0 10乙(1) 做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电 门1、2的时间分别为些、At2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离X,用游标卡尺测得遮光条宽度d.则滑块经过光电门1时的速度表达式V=;滑块加速度的表达式a=(以上表达式均用已知字母表示).如图乙所示，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为mm.(2) 为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h(见图甲).关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是.(填选项字母)A. M增大时，h增大，以保持二者乘积增大B. M增大时，h减小，以保持二者乘积不变C. M减小时，h增大，以保持二者乘积不变D. M减小时，h减小，以保持二者乘积减小6. 用如图所示装置做验证牛顿第二定律的实验.现已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸带、 细线、砝码、砂和砂桶、刻度尺、天平、导线.小车及袪码(1) 实验中将砂和砂桶总重力大小作为细线拉力的大小，从而在实验中产生了系统误差，为尽量减小该系统误差，可以让砂和砂桶总质量小车质量(选填“大于”、“远大于”、“小于”、“远小于”或“等于”).(2) 实验中，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行，接下来将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，小车做匀 速运动.这样做的目的是，从而使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力.7. 利用力传感器研究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲.定滑轮制动装置钩码打点计时器力传感器图甲小车 纸带接电源(1) 下列关于该实验的说法错误的是.A.B.C.D.做实验之前必须平衡摩擦力 小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多 应调节定滑轮的高度使细线与木板平行 实验开始的时候，小车最好距离打点计时器远一点(2) 从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离，如图 乙所示已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz.0.901 10BCD0 cm图乙从图乙中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s1 =cm ；该小车的加速度a =m/s2.(计算结果保留两位有效数字)(3) 实验中纸带的(填“左”或“右”)端与小车相连接.8在“探究加速度与质量的关系”的实验中.(1) 备有器材：A.带有定滑轮的长木板；B.电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C.细绳、小车、砝码；D.装有细砂的砂桶；E.垫片；F.毫米刻度尺还缺少的一件器材是(2) 实验得到如图(a)所示的一条纸带，相邻两计数点的时间间隔为T； B、C间距s2和D、E间距s4已测出，利用这两段间距计算小车加速度a的表达式为a =.图(a)(3) 同学甲根据实验数据画出如图(b)所示a1图线，从图线可得砂和砂桶的总质量为kg.(g取10 m/s2)小车砂与砂桶同学乙根据实验数据画出了图(c)所示图线，从图线可知同学乙操作过程中可能 (2018山东枣庄模拟)(1)某位同学用图1所示实验装置做验证牛顿第二定律实验，实验前必须进行 的操作步骤是(2)正确操作后通过测量，作出aF图线，如图2中的实线所示，则图线上部弯曲的原因是(3) 打点计时器使用的交流电频率戶50 Hz,如图3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S、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a= ;根据纸带所提供的数据，计算可得小车的加速度大小为m/s2 (结果保留两位有效数字).刷题加餐练I刷高老真题一一找规律I1.(2016.新课标全国卷III)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关 系图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的 小滑车相连，另一端可悬挂钩码本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010 kg实验步骤如 下：(1) 将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板 上匀速下滑.(2) 将n(依次取n = 1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N_n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使 轻绳与木板平行释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图象， 经数据处理后可得到相应的加速度a.(3) 对应于不同的n的a值见下表.n = 2时的s-t图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留n12345两位有效数字)，将结果填入下表.，,a/(ms-2)0.20 0.580.781.00(4) 利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出a-n图象从图象可以看出：当物体质量一定时， 物体的加速度与其所受的合外力成正比.(5) 利用a-n图象求得小车(空载)的质量为kg(保留两位有效数字，重力加速度取g = 9.8 ms-2).(6) 若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是(填入正确选项前的标号).A. a-n图线不再是直线B. a-n图线仍是直线，但该直线不过原点C. a-n图线仍是直线，但该直线的斜率变大2. (2015.新课标全国卷II)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数.已知打点 计时器所用电源的频率为50 Hz.物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续 点之间的距离.纸带打点计时器3.78 -4*- 3.65 丄 332 -U* 3.39 J cm Iii*II图(a)图(b)物块下滑时的加速度a=m/s2，打C点时物块的速度v=m/s；（2）已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是（填正确答案标号）.A. 物块的质量B.斜面的高度C.斜面的倾角3. （2014.新课标全国卷I ）某同学利用图1所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码 的质量m的对应关系图如图2所示，实验中小车（含发射器）的质量为200 g,实验时选择了不可伸长的轻 质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：a/(m/s2)6 -5 -位移传感器位移传感器（发射器）（接收器）钩码轨道圏1O 50100150200图2250 用/g厂七1小车白（1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成（填“线性”或“非线性”）关系.（2）由图2可知，a_m图线不经过原点，可能的原因是（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是，钩码的质量应满足的条件是刷仿真模拟明趋向4. （2018吉林长春模拟）为了 “探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图甲所示的实验装置，请回 答下列问题：（1）为了消除小车与木板之间摩擦力的影响，具体的做法是（2）消除小车与木板之间摩擦力的影响后，使钩码总质量m远小于小车和小车中砝码总质量M的目的 是.钩码图甲小车勿点计时器纸带（3）有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平 和倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图乙所示.图线是在轨道倾斜情况下得到的（选填“”或“”）；小车及车中的砝码总质量M=kg.5. （2018.江西八校联考）为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置其 中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量.（滑轮质量不计）（1）实验时，一定要进行的操作是.】弹簧测力计”纸带A. 用天平测出砂和砂桶的质量B. 将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力C. 小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数D. 改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带E. 为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M（2）该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两相邻计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为m/s2（结果保留两位有效数字）.单位：cm141.9 |,2.3R 2*8 r|3-3 r|I 一 3.8r ir 1I1以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的a-F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为8求得图线的斜率为k，则小车的质量为6. （2018合肥一测）某实验小组在做“验证牛顿第二定律”实验中.（1）在闭合开关之前，甲同学将实验器材组装成图甲所示.请指出该装置中的错误或不妥之处（只要答出其中的两点即可）：;.（2）乙同学将上述装置调整正确后进行实验，在实验中得到如图乙所示的一条纸带，图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出，由图中的数据可算得小车加速度为m/s2.（保留两位有效数字）小车 纸带打点计时器沙桶!单位：cmI开关10.05持不变，改变小车中砝码的质量m，并测出小车中放不同质量砝码时所对应的加速度a，以m为横坐标，104C99图甲2.86 ；II*6.21为纵坐标，在坐标纸上作出如图丙所示的am关系图线，图中纵轴上的截距为b则小车受到的拉力大小为届1|最新原创抓重点7. （2018广西适应性测试）要测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接的测量工具，某实验小组选用下列器材：轻质定滑 轮（质量和摩擦可忽略）、砝码一套（总质量m = 0.2 kg）、细线、刻度尺、秒表他们根据已学过的物理学知 识，选择合适的变量得到线性关系，作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量请完成下列步骤:（1）实验装置如图所示，设右边沙袋A的质量为mA,左边沙袋B的质量为mB.（2）取出质量为m.的砝码放在沙袋A中，剩余砝码都放在左边沙袋B中，发现A下降，B上升（左右两 侧砝码的总质量始终不变).(3) 用刻度尺测出沙袋A开始时离桌面的距离h用秒表测出A从开始位置下降到桌面所用的时间t,则可知A的加速度大小a=.(4) 改变mi,测量相应的加速度a,得到多组mi及a的数据，作(选填“a_m ”或“a十)i 图线.(5) 若求得图线的斜率k=2.0 m/(kgs某次描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t的变化规律如图乙所示，则此次滑块在t=0.4 s时的速度大小为m/s，滑块的加速度大小为m/s2. 不断增大长木板与水平面间的夹角，每次均让滑块从A点由静止释放，用直尺测出A点到水平面间的竖直高度h，用计时器测得滑块从A点滑到传感器所用时间T，已知滑块质量为m，则滑块所受的合外力 大小F=. 以h为纵坐标，盘为横坐标，根据测量结果作出h图象，如能验证“当物体质量一定时，物体 运动的加速度与其所受的合外力成正比”这一结论，则作出的图象应是一条),纵轴上的截距b = 0.4 m/s2，则沙袋的质量m =kg,Am =kg.(重力加速度g取10 m/s2)B8某课外活动小组利用一足够长且高度可调的木板、滑块、位移传感器、计时器等组成如图甲所示实 验装置来验证“当物体质量一定时，物体运动的加速度与其所受的合外力成正比”这一结论，让滑块从倾 斜木板上一点A(固定点A到位移传感器的距离为x)由静止释放(不计摩擦力的影响)，位移传感器可以测出 滑块到位移传感器的距离x，计时器记录相应时间t，位移传感器连接计算机，可描绘出滑块相对传感器的 位移x随时间t的变化规律.