(word完整版)验证牛顿第二定律实验(有答案)

验证牛顿第二定律

1. （10分）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示.

（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=______m/s.（结果保留两位有效数字)

(2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表： 砝码盘中砝码总重力0.196 0.392 0。588 F(N） 加速度a（m·s） —22

0。784 0。980 0.69 1.18 1.66 2。18 2。70 请根据实验数据作出a—F的关系图像。

(3）根据提供的试验数据作出的a—F图线，请说明图像不过原点主要原因。 答案： （1) 0。16 (0.15也算对） ；(2）(见图)；（3）未计入砝码盘的重力.

解析:（1）处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式xat2,关键弄清公式中各个量的物理意义，x为连续相等时间内的位移差，t为连需相等的时间间隔，如果每5个点取一个点，则连续两点的

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时间间隔为t=0。1s，x(3.68-3.52)102m,带入可得加速度a=0.16m/s。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度a=0。15m/s。

（2）根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值,使图线程度太小也不能太大，以与水平方向夹角45°左右为宜。由此

倾斜确定好刻交与

2

2

F的范围从0设置到1N较合适，而a则从0到3m/s2较合适.设

度,根据数据确定个点的位置，将个点用一条直线连起来，延长坐标轴某一点。如图所示。

(3）处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。与纵坐标

义，相交

而不过原点,该交点说明当不挂砝码时,小车仍由加速度，即绳对小车仍有拉力，从此拉力的来源考虑很容易得到答案,是因为砝码盘的重力，而在（2）问的图表中只给出了砝码的总重力，而没有考虑砝码盘的重力。

2. 某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（所

用交变电流的频率为50Hz）

（1）图(b）为某次实验得到的纸带,实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s．（保留三位有效数字）

（2）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

实验次数 小车加速度a/m·s小车质量m/kg 小车质量倒数–2 2

1，数据如下表： m1 2 3 4 5 0。6 7 8 0.100.630。3 0.490。0.250。572 7 418 332 0 167 1 0.25 0。29 0。33 0.40 0。50 0。71 1.00 1。67 4.00 3。45 3.03 2。50 2.00 1。41 1.00 0。60 1/kg1 m 2

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请在方格坐标纸中画出a1图线,并从图线求出小车加速度a与质量倒数1

mm之间的关系式是 ．

(3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，一位同学根据实验数据

作出了加速度a随拉力F的变化图线如图所示。该图线不通过原点，其主要原因 是______________________________________ ．

答案：（1）0。510 （2）略 (3)没有平衡摩擦力

3. 在探究牛顿第二定律实验中，得到以下数据:物体质量不变时,加速度a与物体所受合力F的对应数据如表

1；物体所受合力不变时，加速度a和物体质量的倒数1/M的对应数据如表2。 表1 表2

-2a（m·s） 1.0 2.0 4.0 6.0 8。1 a（m·s—2) 1.0 2.0 2。7 3.0 4.0 1(kg1) MF(N） 0.5 1。0 2。0 3.0 4.0

0。25 0.50 0.69 0。80 1。0 （1）分别画出a ~F图象和a~1/M图象。

（2)由a ~F图象得到的结论是 ；

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由a ~1/M图象得到的结论是 答案：（1)如图所示

（2）物体的加速度与物体所受的合力成正比 物体的加速度与物体的质量成反比

4. 为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受

力关系”的实验装置（如图所示).实验时,平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。

(1）往砝码盘中加入一小砝码,在释放小车 （选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。

（2）从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表:

请根据实验数据作出小车的v-t图像。

（3）通过对实验结果的分析，该同学认为:随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由。

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答案:

5. 在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了A、B、

C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,本图中没有画出）打点计时器接的是220V、50Hz的交变电流．他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐．（下述第（1）、（2)、(3）小题结果均保留两位有效数字)

（1）由以上数据计算打点计时器在打C点时,物体的即时速度vC是______m/s； (2）计算该物体的加速度a为________m/s；

（3）纸带上的A点所对应的物体的即时速度vA=______m/s；

（4)如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_______（填“大”或“小”）． 答案：(1)0.16；(2）0。42—0.44；(3)0.070—0。080；（4）大

6. 在“探究”加速度与力、质量的关系的实验中，采用如图A所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M

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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 带由打点计时器打出的点计算出．

①当M与m的大小关系满足 时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．

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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_______的图象．

③如图B所示为甲同学根据测量数据作出的a-F图象，说明实验存在的问题是 ．

④乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图象如图C所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同__________ ．

7. 某实验小组采用图示的装置探究“恒力拉动下小车的运动情况”，图中小车中可放置砝码,实验中，小车

碰到制动装置时，钩码尚未到达地面,打点针时器工作频率为50 Hz．

（1)实验的部分步骤如下，请将步骤②补充完整：

①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器,连在小车后端，用细线连接小车和钩码;

②将小车停在打点计时器附近， ， ，小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一系列点,断开开关，取下纸带。

③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作。

（2）下图是钩码质量为0。03 kg,砝码质量为0。02 kg时得到的一条纸带,在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点，通过数据处理可获得各计数点对应时刻小车的瞬时速度v，VA= ,VB= , VC= ,VD= ，

右表是纸带的测量结果（填补表格空白位置）

（3）由纸带和测量数据不难看出，纸带的 （“左”或“右\")端是系小车的. 答案：(1）接通电源 ； 释放小车

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（2)1.51，5.06(无估读不给分)；0.49

（3）左

8. “测量纸带运动加速度”实验中利用打点计时器得到一条纸带,纸带上 A、B、C、D、E、F、G这些点的间

距如图中标示，其中每相邻两点间还有4个点未画出。根据测量结果计算:（1)打C点时纸带的速度大小：_______________m/s;（2）纸带运动的加速度大小:________________m/s2.（结果保留3位有效数字）

答案： 1。18 m/s; 1。50 m/s。

9. 某同学在做“研究匀变速直线运动\"实验时,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条（每两点间还有4

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个点没有画出来），图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离.打点计时器的电源频率为50Hz。

如果用S1、S2、 S3、S4、S5、S6 来表示各相邻两个计数点间的距离由这些已知数据计算： 该匀变速直线运动的加速度的表达式为a=__________________。其大小为a=_____m/s2 与纸带上D点相对应的瞬时速度v=_________ m/s.（答案均要求保留3位有效数字）

解:①

as4s5s6s1s2s39T2，1.93m/s2（用逐差法或图象法求。） ②1.19m/s

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