在做驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)時,某學(xué)生將實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲安裝,準(zhǔn)備接通電源后開始做實(shí)驗(yàn).
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①打點(diǎn)計(jì)時器是一種計(jì)時工具,應(yīng)該接
 
(填交流或直流)電源.
②圖中砂和砂桶的總質(zhì)量為m,小車和砝碼的總質(zhì)量為M.實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮。?br />試驗(yàn)中,為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力,先調(diào)節(jié)長木板一滑輪的高度,使細(xì)線與長木板平行.接下來還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是:(選擇最優(yōu)的選項(xiàng))
A.將長木板水平放置,讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶,給打點(diǎn)計(jì)時器通電,調(diào)節(jié)m的大小,使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動.
B.將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶,撤去砂和砂桶,給打點(diǎn)計(jì)時器通電,輕推一下小車,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動.
C.將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋啡ゼ垘б约吧昂蜕巴,輕推一下小車,觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動.
D.當(dāng)改變小車的質(zhì)量時,需要重新平衡摩擦力
③(2分)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取,才能認(rèn)為繩子的拉力約等于mg,以下最合理的一組是
 

A.M=100g,m=40g、50g、60g、80g、100g、120g
B.M=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
C.M=200g,m=40g、50g、60g、80g、100g、120g
D.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
④圖乙 是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E為5個相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出.量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為SAB=4.22cm、SBC=4.65cm、SCD=5.08cm、SDE=5.49cm.已知打點(diǎn)計(jì)時器的工作周期為T=0.02s,則打點(diǎn)計(jì)時器打下c點(diǎn)時的速度大小為:VC=
 
m/s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字),小車的加速度的符號表達(dá)式為:a=
 
 (用上面的符號表示).
⑤在驗(yàn)證當(dāng)小車的質(zhì)量一定時,小車的加速度與合外力F的關(guān)系時,小華所在的實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖所示的a-F圖象,其原因可能是
 
;圖線的斜率代表的物理意義是:
 
分析:解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理,了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng).
該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究,其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測量很重要.
紙帶法實(shí)驗(yàn)中,若紙帶勻變速直線運(yùn)動,測得紙帶上的點(diǎn)間距,利用勻變速直線運(yùn)動的兩個推論,可計(jì)算出打出某點(diǎn)時紙帶運(yùn)動的瞬時速度和加速度.
解答:解:①打點(diǎn)計(jì)時器是一種計(jì)時工具,應(yīng)該接交流電源.
②將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高,在不掛沙和沙桶的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動,以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小車的合力就是繩子的拉力.要判斷是否是勻速運(yùn)動,我們可以從打出的紙帶相鄰的點(diǎn)的間距來判斷小車是否做勻速運(yùn)動,
故選:B.
③當(dāng)m<<M時,即當(dāng)沙和沙桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力,繩子的拉力近似等于沙和沙桶的總重力.
故選:D.
④由于每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)沒有畫出,所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔t=5T,
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度,可以求出打紙帶上C點(diǎn)時小車的瞬時速度大。
vC=
xBD
tBD
=
0.0465+0.0508
0.2
=0.49m/s
設(shè)A到B之間的距離為x1,以后各段分別為x2、x3、x4,
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:x3-x1=2a1T2 
x4-x2=2a2T2 
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度,我們對兩個加速度取平均值
得:a=
1
2
(a1+a2
即小車運(yùn)動的加速度計(jì)算表達(dá)式為:a=
sCD+SDE-SAB-SBC
(10T)2

⑤在驗(yàn)證當(dāng)小車的質(zhì)量一定時,小車的加速度與合外力F的關(guān)系時,小華所在的實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖所示的a-F圖象,
其原因可能是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力時斜面的傾角大;
根據(jù)F=Ma得a=
F
 M

所以圖線的斜率代表的物理意義是:小車總質(zhì)量的倒數(shù)
1
M

故答案為:①交流.②B  ③D  ④0.49m/s,a=
sCD+SDE-SAB-SBC
(10T)2

⑤沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力時斜面的傾角大;小車總質(zhì)量的倒數(shù)
1
M
點(diǎn)評:實(shí)驗(yàn)問題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決.實(shí)驗(yàn)中的第2題考查的是力學(xué)問題,把長木板的一端墊得過高,使得傾角偏大,會導(dǎo)致重力沿斜面向下的分力增大,摩擦力減小等現(xiàn)象,這些我們都要從學(xué)過的力學(xué)知識中解決.
紙帶的處理是運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動的兩個推論去完成的.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

在做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時,計(jì)算出各紙帶的加速度后,將測得的反映加速度a和力F關(guān)系的有關(guān)資料記錄在表1中,將測得的反應(yīng)加速度a和質(zhì)量M關(guān)系的有關(guān)資料記錄想表2中
表一
a/(m.s-2 1.98 4.06 5.95 8.12
F/N 1.00 2.00 3.00 4.00
表二
a/(m.s-2 2.04 2.66 3.23 3.98
1/M/(kg-1 0.50 0.67 0.80 1.00
(1)根據(jù)表中所列數(shù)據(jù),分別畫出a-F 圖象和a-1/M圖象

(2)由a-F 圖象可知,M=
0.50kg
0.50kg

(3)由a-1/M圖象可知,F(xiàn)=
4N
4N

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(1)①在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中需要將橡皮條的一端固定在水平木板上另一端系上兩根細(xì)繩,細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖1所示)實(shí)驗(yàn)中需用兩個彈簧秤分別勾住繩套,并互成角度地拉橡皮條,以下幾項(xiàng)中必須注意的是
C
C

A.兩根細(xì)繩必須等長
B.橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上
C.在使用彈簧秤時要注意使彈簧秤與木板平面平行
②某同學(xué)在做研究彈簧的形變與外力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時,將一輕彈簧豎直懸掛讓其自然下垂,然后在其下部施加外力F,測出彈簧的總長度X,改變外力F的大小,測出幾組數(shù)據(jù),作出外力F與彈簧總長度X的關(guān)系圖線如圖2所示.(實(shí)驗(yàn)過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進(jìn)行的)由圖可知該該彈簧的勁度系數(shù)為
20
20
N/m
(2)在做驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)時,回答下列問題:
(如有計(jì)算,結(jié)果保留二位有效數(shù)字)
①打點(diǎn)計(jì)時器應(yīng)接
交流
交流
(填交流或直流)電源.
②試驗(yàn)中,(如甲圖)為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力,先調(diào)節(jié)長木板一滑輪的高度,使細(xì)線與長木板平行,接下來將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨,讓小車一頭連著紙帶一頭連著沙桶,給打點(diǎn)計(jì)時器通電,輕推一下小車,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動.請指出此步驟的錯漏
應(yīng)該撤去沙桶
應(yīng)該撤去沙桶
;
③如圖乙所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,紙帶中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)出,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒有畫出.由此可求得小車的加速度大小
0.50
0.50
m/S2
④在驗(yàn)證當(dāng)小車的質(zhì)量一定其加速度與合外力F的關(guān)系時,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖丙所示的a-F圖象,則小車和砧碼的總質(zhì)量M為
1.0kg
1.0kg
,其圖象不過原點(diǎn)的原因是
平衡摩擦力時斜面的傾角太小或者平衡摩擦力不夠;
平衡摩擦力時斜面的傾角太小或者平衡摩擦力不夠;

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

在做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時(裝置如圖1所示)
(1)研究在作用力F一定時,小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系,某位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
(A)用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量.
(B)按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材.使帶滑輪長木板右端抬起,平衡摩擦力.
(C)把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶.
(D)將打點(diǎn)計(jì)時器接在6V電壓的蓄電池上,接通電源,放開小車,打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列點(diǎn),并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量.
(E)保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變,增加小車上的砝碼個數(shù),并記錄每次增加后的M值,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn).

(F)分析每條紙帶,測量并計(jì)算出加速度的值.
(G)作a-M關(guān)系圖象,并由圖象確定a、M關(guān)系.
在上述步驟中,有錯誤或處理不恰當(dāng)?shù)氖?BR>步驟
D
D
,應(yīng)把
6V電壓的蓄電池
6V電壓的蓄電池
改為
6V的低壓交流學(xué)生電源
6V的低壓交流學(xué)生電源

步驟
G
G
,應(yīng)把
a-M
a-M
改為
a-
1
M
a-
1
M

(2)利用上題裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時:
甲同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象為圖2所示中的直線Ⅰ,乙同學(xué)畫出的圖象為圖中的Ⅱ直線.直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大.明顯超出了誤差范圍,下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋,其中可能正確的是
BC
BC

(A)實(shí)驗(yàn)前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力
(B)甲同學(xué)在平衡摩擦力時,把長木板的末端抬得過高了
(C)實(shí)驗(yàn)前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力
(D)乙同學(xué)在平衡摩擦力時,把長木板的末端抬得過高了
(3)在用接在50Hz交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時器測定小車做勻加速直線運(yùn)動的加速度的實(shí)驗(yàn)中,得到如圖3所示的一條紙帶,從比較清晰的點(diǎn)開始起,每5個打印點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn),分別標(biāo)上0、1、2、3…量得0與1兩點(diǎn)間的距離s1=30mm,3與4兩點(diǎn)間的距離s4=48mm,打下0與1兩點(diǎn)之間時間內(nèi)小車的平均速度
0.30
0.30
m/s,則小車的加速度為
0.60
0.60
m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?寶應(yīng)縣一模)在做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時,某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶.并在其上取了O、A、B、C、D、E、F 7個計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)計(jì)時器打下的點(diǎn),本圖中沒有畫出)打點(diǎn)計(jì)時器用的是220V、50Hz的交流電源.

(1)實(shí)驗(yàn)時,在正確安裝好裝置后,把小車放到靠近打點(diǎn)計(jì)時器的位置,再先
先接電源
先接電源
釋放小車
釋放小車
,使小車運(yùn)動,而后得到反映小車運(yùn)動的紙帶.
(2)利用紙帶的數(shù)據(jù)可計(jì)算得出該物體的加速度a為
0.64
0.64
m/s2;(計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字)
(3)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率是f=51Hz,而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道,由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測量值比實(shí)際值偏
偏小
偏小
.(填“大”或“小”).

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科目:高中物理 來源: 題型:


(1)某校學(xué)習(xí)興趣小組在研究“探索小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn),圖是某次實(shí)驗(yàn)得出的紙帶,所用電源的頻率為50HZ,舍去前面比較密集的點(diǎn),從0點(diǎn)開始,每5個連續(xù)點(diǎn)取1個計(jì)數(shù)點(diǎn),標(biāo)以1、2、3….各計(jì)數(shù)點(diǎn)與0計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離依次為d1=3cm,d2=7.5cm,d3=13.5cm,則①物體做
勻加速直線
勻加速直線
的運(yùn)動,理由是
△s=常數(shù)
△s=常數(shù)
;②物體通過1計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度v1=
0.375
0.375
m/s;③物體運(yùn)動的加速度為a=
1.5
1.5
m/s2
(2)在根據(jù)圖2裝置在進(jìn)行驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中,備有下列器材:
A、電磁打點(diǎn)計(jì)時器;B、天平;C、秒表;D、220V交流電源;E、電池;F、學(xué)生電源;G、紙帶;H、細(xì)繩、砝碼、實(shí)驗(yàn)小車;I、長木板(一端帶定滑輪);J、毫米刻度尺;
①實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的器材有:
A、B、F、G、H、I、J
A、B、F、G、H、I、J

實(shí)驗(yàn)的研究對象是
實(shí)驗(yàn)小車
實(shí)驗(yàn)小車

②本實(shí)驗(yàn)分兩大步驟進(jìn)行:
第一步:
第一步:研究a與F的關(guān)系(m一定)
第一步:研究a與F的關(guān)系(m一定)
;
第二步:
第二步:研究a與m的關(guān)系(F一定)
第二步:研究a與m的關(guān)系(F一定)

③某同學(xué)在做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時,不慎將已平衡好摩擦力的長木板下面墊的小木片向遠(yuǎn)離定滑輪端移動一段距離而沒有發(fā)現(xiàn),那么描繪出來的a-F圖象應(yīng)是下圖中的哪一個?
B
B

A、B、C、D、

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