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如圖所示的實驗裝置可以驗證牛頓第二定律

發布時間:2021-01-19 15:21:41

① 用如圖1所示的實驗裝置來驗證牛頓第二定律,為消除摩擦力的影響,實驗前必須平衡摩擦力.(1)某同學平衡

(1)小車由靜止下滑,說明重力沿斜面的分力大於摩擦力,因此平衡過度,所以內該同學的容操作錯誤,
正確的操作應該為給小車一個初速度,小車能夠帶動紙帶勻速下滑.
(2)如果這位同學先如(1)中的操作,導致平衡摩擦力過度,因此當小車上還沒有掛砂和砂桶時,小車應該就已經有加速度了,故C正確,A、B、D錯誤.
故選:C.
(3)根據△x=aT2,運用逐差法得,a=

(s3+s4)?(s1+s2)
4T2

因為斜率計數點間的時間間隔T=
5
f
,代入解得a=
[(s3+s4)?(s1+s2)]f2
100

代入數據解得a=
(2.41+3.03?1.21?1.83)×10?2×502
100
≈0.60m/s2
故答案為:(1)錯誤,(2)C,(3)
[(s3+s4)?(s1+s2)]f2
100
,0.60.

② 用如圖1(甲)所示的實驗裝置來驗證牛頓第二定律,為消除摩擦力的影響,實驗前必須進行平衡摩擦力.(1)

(1)小車由靜止下滑,說明重力沿斜面的分力大於摩擦力,因此平衡過度回,所以該同學的操作答不正確,正確的操作應該為逐漸調節木板不帶定滑輪的一端,給小車一個初速度,小車能夠帶動紙帶勻速下滑.
(2)如果這位同學先如(1)中的操作,導致平衡摩擦力過度,因此當小車上還沒有掛砂和砂桶時,小車應該就已經有加速度了,故圖象ABD錯誤,C正確.
故選C.
(3)由題意可知兩計數點之間的時間間隔為:△T=4T,根據勻變速直線運動推論有:
s3?s1=2a1△T2
s4?s2=2a2△T2
則a=

a1+a2
2
[(s3+s4)?(s1+s2)]
64T2

根據勻變速直線運動的平均速度等於中間時刻的瞬時速度得:
vB=
xAC
2△T
0.0183+0.0121
2×0.08
=0.19m/s
故答案為:(1)該同學的操作不正確.
應該這樣操作:逐漸調節木板不帶定滑輪的一端,直到給小車一定的初速度,小車能沿木板作勻速直線運動;
(2)C;
(3)
[(s3+s4)?(s1+s2)]
64T2
;0.19m/s.

③ 有一個同學經過思考,認為驗證牛頓第二定律的實驗裝置(如圖所示)也可以用來驗證動能定理.其實驗過程為

(1)從計數點A到計數點E,小桶和砂的重力所做的功W=mgh=0.11×9.8×(1.40-0.20)=1.294J
圖中各點為每10個打點內選出的計數點容(兩計數點間還有9個打點未標出),所以相鄰的計數點的時間間隔是0.2s.
勻變速直線運動中,時間中點的瞬時速度等於該過程中的平均速度,因此有:
vA=
x0B
t0B
=2.2m/s
vE=
xDF
tDF
=3.8m/s
小車動能的增量△Ek=1/2mv
2E-1/2mv
2A=1.08J
(2)實驗結果W和△Ek在誤差允許范圍內總是不相等,你認為主要原因是:小車受到的拉力不等於小桶和砂的重力
故答案為:(1)1.294; 1.08
(2)小車受到的拉力不等於小桶和砂的重力

④ (1)如圖所示,是某同學所安裝的「驗證牛頓第二定律」的實驗裝置,他在圖示狀態下開始做實驗,該同學的

(1)安裝儀器時我們需要注意:①平衡摩擦力,將木板一端墊高;②細線與版木板平行,權保證拉力在小車前進的方向上;③打點計時器需要用交流電源;④釋放小車時應讓小車從靠近計時器處釋放,在紙帶上打上盡量多的點;
故錯誤之處有:①應將電池改為交流電;②沒有平衡摩擦力;③小車應靠近打點計時器端;④左端連接的細線應與木板平行
(2)由於每相鄰兩個計數點間還有4個點沒有畫出,所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s,
設第一個計數點到第二個計數點之間的距離為x1,以後各段分別為x2、x3、x4、x5、x6
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:x4-x1=3a1T2
x5-x2=3a2T2
x6-x3=3a3T2
為了更加准確的求解加速度,我們對三個加速度取平均值
得:a=

1
3
(a1+a2+a3
即小車運動的加速度計算表達式為:a=
(0.0895+0.0961+0.1026)?(0.0705+0.0768+0.0833)
9×(0.1)2
m/s2=0.64m/s2
故答案為:(1)①應將電池改為交流電;②沒有平衡摩擦力;③小車應靠近打點計時器端;④左端連接的細線應與木板平行
(2)0.64

⑤ (7分)某同學用如圖所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律,請回答下列有關此實驗的問題: (1)該同學在實驗

(1)C (1分)(2)0.680(1分); 1.61(2分)(3)平衡摩擦力過度(1分)
砂和小砂桶的總質量回m不遠小於小答車和砝碼的總質量M(2分)

⑥ 在「驗證牛頓第二定律」的實驗中,採用如圖所示的實驗裝置,小車及車中砝碼的質量用M表示,盤及盤中砝碼

(1)M?m;(2) ;(3)平衡摩擦力時木板傾角過大
(4)兩小車及車上砝碼的總質量不同(5)a=1.58m/s 2

⑦ 如圖所示的實驗裝置可以驗證牛頓第二定律,小車上固定盒子,盒子內一個盛有沙子.(1)驗證在質量不變的

(1)①將車來內的沙子轉移到桶中,就保源證了M+m不變,即系統的總質量不變,研究對象是整個系統,a=
F
M+m
=
mg
m+M

可見a-F圖象斜率的物理意義是
1
M+m
,即系統的總質量倒數(小車、盒子及盒內沙子、懸掛的桶以及桶內沙子質量之和倒數)
②把沙桶的總重力,當作合外力F是合理的.
③因為實驗的研究對象是整個系統,系統受到的合外力就等於mg,所以不需要滿足滿足懸掛的沙桶總質量一定要遠遠小於小車(包括盛沙的盒及盒內的砂)的總質量.
(2)向小車內添加或去掉部分沙子,是改變系統的總質量M+m,而系統的合外力仍等於所懸掛沙桶的重力mg,保證了合外力不變.所以用圖象法處理數據時,以加速度a為縱軸,應該以M+m倒數為橫軸,即小車質量、盒子及盒內沙子與懸掛的沙桶(包括桶與桶內的沙)質量之和.故選B.
故本題答案為:(1)①系統的總質量倒數(小車、盒子及盒內沙子、懸掛的桶以及桶內沙子質量之和倒數),②合理
③否,因為實驗的研究對象是整個系統,系統受到的合外力就等於mg
(2)B

⑧ (1)用如圖(甲)所示的實驗裝置來驗證牛頓第二定律,該裝置中的錯誤有:①______、②______、③______

安裝儀器時我們需要注意:①平衡摩擦力,將木板一端墊高;
②細線與木板平行,版保證拉力在小車前進的方向權上;
③打點計時器需要用交流電源;
④釋放小車時應讓小車從靠近計時器處釋放,在紙帶上打上盡量多的點;
故答案為:①長木板右端未墊高以平衡摩擦力;②電源應改用交流電源;③開始實驗時,小車離滑輪太近.
(2)如果這位同學先如(1)中的操作,導致平衡摩擦力過度,因此當小車上還沒有掛砂和砂桶時,小車應該就已經有加速度了,故C正確,A、B、D錯誤.
故選:C.
(3)根據△x=aT2,運用逐差法得,a=

(s3+s4)?(s1+s2)
4T2

因為斜率計數點間的時間間隔T=0.1s,代入解得a=
(0.0241+0.0303)?(0.0183+0.0121)
4×0.12
≈0.60m/s2
故答案為:(1)①長木板右端未墊高以平衡摩擦力;②電源應改用交流電源;③開始實驗時,小車離滑輪太近;
(2)C;
(3)
(s3+s4)?(s1+s2)
4T2
,0.60.

⑨ 某同學利用如圖甲所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律的正確性,具體方法如下:將一木塊放在水平長木板上,左

(1)木塊受到滑動摩擦力大小為f=μmg;
根據牛頓第二定律,則有a=

f
m
μ版mg
m
=μg=2.9m/s2
(2)根據紙帶數據,由公式權a=
△x
T2
,取前四段作為時間T,則相等時間T內,位移之差為△X.
則有a=
(7.72+7.21+6.71+6.25)?(5.76+5.29+4.81+4.31)
(8×0.02)2
m/s2=3.0m/s2
(3)通過比較分析,重物落地後,木塊在運動過程中,除受到水平面的摩擦阻力作用外,還受到空氣的阻礙,因此產生誤差的原因是空氣阻力影響,
故答案為:
(1)2.9m/s2(2)3.0m/s2(3)空氣阻力影響.

⑩ 如圖所示的實驗裝置可以驗證牛頓第二定律,小車上固定一個盒子,盒子內盛有砂子.砂桶的總質量(包括桶以

(來1)將車內的沙子轉移到桶中,自就保證了M+m不變,即系統的總質量不變,研究對象是整個系統,a=

F
M+m
mg
M+m

可見a-F圖象斜率的物理意義是
1
M+m
,即系統的總質量倒數(小車、盒子及盒內沙子、懸掛的桶以及桶內沙子質量之和倒數)
(2)因為實驗的研究對象是整個系統,系統受到的合外力就等於mg,當作合外力F是合理的.
故答案為:(1)
1
M+m
(2)合理

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