验证牛顿第二定律实验精选习题

专题六《验证牛顿运动定律》1某同学设计了一个探究加速a度与物体所受合力F及质量m的关系实验。实验装置简图如图14－12所示，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重量，小车运动加速度a可用纸带上点求得：图14－12(1)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m1数据如下表：次数12345678小车加速度a(m·s－2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小车质量m(kg)0.250.290.330.400.500.711.001.67m1(kg－1)4.003.503.002.52.001.401.000.60根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在图14－13方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线。图14－13从图线中得到F不变时小车加速度a与质量m1之间定量关系式是______。(2)保持小车质量不变，改变砂和砂桶重量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图14－14所示，该图线不通过原点，明显超出偶然误差范围，其主要原因是______。2某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。①下列做法正确的是___________（填字母代号）A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量木块和木块上砝码的总质量（填“远大于”、“远小于”或“近似等于”）③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲，μ乙，由图可知，m甲m乙，μ甲μ乙。（填“大于”、“小于”或“等于”）32012海淀二模）用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。①实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是。②图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图乙所示。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=____________m/s2。（结果保留两位有效数字）③实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出a-F关系图线，如图丙所示。此图线的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是。（选填下列选项的序号）aF甲乙O砝码筒纸带带滑轮的长木板打点计时器细绳木块接电源甲纸带电火花计时器垫木小车钩码平面轨道乙3.90ABCDE8.7914.7021.60单位：cmOF/Na/ms-2AB丙（2）在用图乙所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一定时，验证小车加速度a与合力F的关系。①除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有_________（选填选项前的字母）。A．220V、50Hz的交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平（附砝码）②为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的是_________。A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行B．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上C．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上③某同学得到了图丙所示的一条纸带，由此得到小车加速度的大小a=__________m/s2（保留三位有效数字）。④在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，已知三位同学利用实验数据做出的a－F图像如图丁中的1、2、3所示。下列分析正确的是_____（选填选项前的字母）。A．出现图线1的原因可能是没有平衡摩擦力B．出现图线2的原因可能是砝码和砝码盘的质量不合适C．出现图线3的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜度过大⑤在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是______（选填“系统误差”或“偶然误差”）。设拉力的真实值为F真，小车的质量为M，为了使5%mgFF真真，应当满足的条件是mM______。丁23FOa1乙丙