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111第课时实验:验证牛顿运动定律 1.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”的实验过程,以下做法中正确的是(B)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=mgM求出加速度解析:平衡摩擦力时,使小车的重力沿斜面向下的分力与小车运动所受摩擦力平衡,所以不能将小桶系在小车上,选项A错误.平衡摩擦力后,小车和板间的动摩擦因数=tan (为板的倾角),与小车的质量无关,所以改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力,选项B正确.实验时,应先接通电源,待打点稳定后,放开小车,选项C错误.本实验是探究作用力一定时,加速度与质量成反比,不能直接用公式a=mgM求加速度,选项D错误.2.(2013攀枝花高三第二次月考)用斜面、小车、小桶等器材按图(甲)连接,在探究a、m、F三者关系的实验中,得到图(乙)所示的一条打点的纸带,相邻计数点的时间间隔为T,且间距x1、x2、x3、x6可量出.(1)请写出三个不同的计算加速度的表达式.(2)如图(a)所示,是甲同学根据测量数据画出的图像,图线没有过原点表明.(3)乙、丙同学用同一装置实验,画出了各自得到的图像如图(b)所示,说明两个同学做实验时的哪一个取值不同?并比较其大小.解析:本题中用到实验中计算加速度的方法,同时也应用到分析平衡摩擦力的方法.答案:(1)a=x2-x1T2;a=x4-x13T2;a=(x6+x5+x4)-(x3+x2+x1)9T2(2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(3)小车及车上砝码的总质量不同,且m乙m丙3.(2011年浙江卷)在“探究加速度与力、质量的关系”实验时,已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线.为了完成实验,还须从图中选取实验器材,其名称是(漏选或全选得零分);并分别写出所选器材的作用.解析:根据实验原理F=ma,必须要用打出的纸带来求a,这就需要学生电源和打点计时器.要测量和改变小车的质量,就要用砝码和钩码;要改变小车受到拉力的大小,需用砝码.答案:学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码(或电火花计时器、钩码、砝码)学生电源为电磁打点计时器提供交流电源;电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车运动的位置和时间;钩码用以改变小车的质量;砝码用以改变小车受到拉力的大小,还可用于测量小车质量4.(2012年大纲全国卷节选)图(甲)为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源,打点的时间间隔用t表示.在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”.(1)完成下列实验步骤中的填空:平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列的点.按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码.打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m.按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤.在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距s1、s2、求出与不同m相对应的加速度a.以砝码的质量m为横坐标,1a为纵坐标,在坐标纸上作出1am关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则1a与m应成关系(填“线性”或“非线性”).(2)图(乙)为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为,小车的质量为.解析:(1)平衡阻力的过程要求给定小车一个速度后,小车做匀速直线运动,所以直到打点计时器打出一系列间距相等的点,则表明小车做匀速直线运动.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则1a与m应成线性关系.(2)若牛顿定律成立则应满足F=(M+m)a,可知1a=1Fm+1FM,由题可知:k=1F,b=1FM,则小车受到的拉力F=1k,得小车的质量M=bk.答案:(1)间距相等线性(2)1kbk5.(2012湖南四市一模)如图所示为“探究加速度与物体受力和质量的关系”实验装置图.图中A为小车,B为装有砝码的托盘,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花打点计时器相连,计时器接50 Hz交流电.小车的质量为m1,托盘(及砝码)的质量为m2.(1)下列说法中正确的是.A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力B.实验时应先释放小车后接通电源C.本实验m2应远大于m1D.在用图像探究加速度与质量关系时,应作a1m1图像(2)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的aF图像如图所示,可能是图中的图线.(选填“甲”、“乙”、“丙”)解析:(1)小车与长木板间的粗糙情况与小车质量无关,所以在同一个实验中,每次改变小车质量,不需重新平衡摩擦力,故选项A错.实验时应先接通电源,后释放小车,故选项B错.本实验要求m1远大于m2,故选项C错.由牛顿第二定律可知a=1m1F,故选项D正确.(2)由于没有平衡摩擦力,牵引力大于摩擦力才会有加速度,所以可能是图中的图线丙.答案:(1)D(2)丙 111
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