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在驗證牛頓第二定律的實驗中採用如圖甲所示的實驗裝置

發布時間:2025-01-22 15:19:58

㈠ 在「驗證牛頓運動定律」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,桶及桶中砝碼

(1)A、實驗首先要平衡摩擦力,使小車受到合力就是細繩對小車的拉力,故A正確;
B、平衡摩擦力的方法就是,小車與紙帶相連,小車前面不掛小桶,把小車放在斜面上給小車一個初速度,看小車能否做勻速直線運動;故B錯誤;
C、由於平衡摩擦力之後有Mgsinθ=μMgcosθ,故tanθ=μ.所以無論小車的質量是否改變,小車所受的滑動摩擦力都等於小車的重力沿斜面的分力,
改變小車質量即改變拉小車拉力,不需要重新平衡摩擦力,故C錯誤;
D、實驗中,要保證塑料桶和所添加砝碼的總質量遠小於小車的質量,這樣才能使得塑料桶和所添加砝碼的總重力近似等於細繩對小車的拉力,
所以實驗中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力,故D正確;
E、實驗中應先接通電源,後放開小車,故E錯誤;
本題選不需要和不正確的,故選:BCE.
(2)根據作差法得:a=

xCF?xOC
9T2
0.2098?0.0603?0.0603
0.09
=0.99/s2
(3)以整體為研究對象有:mg=(m+M)a
解得:a=
mg
m+M

以M為研究對象有繩子的拉力為:F=Ma=
mg
1+
m
M

顯然要有F=mg必有m+M=M,故有M>>m,即只有M>>m時才可以認為繩對小車的拉力大小等於盤和盤中砝碼的重力.
(4)根據牛頓第二定律F=Ma,a與M成反比,而反比例函數圖象是曲線,而根據曲線很難判定出自變數和因變數之間的關系,故不能作a-M圖象;
但a=
F
M
,故a與
1
M
成正比,而正比例函數圖象是過坐標原點的一條直線,就比較容易判定自變數和因變數之間的關系,故應作a-
1
M
圖象;
(5)圖中沒有拉力時就產生了加速度,說明平衡摩擦力時木板傾角過大.
(6)由圖可知在拉力相同的情況下a>a
根據F=ma可得m=
F
a
,即a-F圖象的斜率等於物體的質量,且m<m.故兩人的實驗中小車及車中砝碼的總質量不同.
故答案為:
(1)BCE
(2)0.99/s2
(3)M>>m
(4)
1
M

(5)平衡摩擦力時木板傾角過大
(6)兩小車及車上砝碼的總質量不同.

㈡ 用如圖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,實驗前必須平衡摩擦力.(1)某同學平

(1)如果這位同學先如(1)中的操作,導致平衡摩擦力過度,因此當小車上還版沒有掛砂和砂桶時權,小車應該就已經有加速度了,故圖象ABD錯誤,C正確.
故選C.
(2)由題意可知兩計數點的時間間隔為:△T=

5
f
=0.1s,根據勻變速直線運動推論有:
s3-s1=2a1T2
s4-s2=2a2T2
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
2
(a1+a2+a3)=
(s4+s3-s2-s1)f2
100

帶入數據解得:a=0.60m/s2
故答案為:(1)C
(2)
(s4+s3-s2-s1)f2
100
,0.60

㈢ 用如圖(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,實驗前必須平衡摩擦力.(1)某同

(1)小車由靜止抄下滑,說明重力沿斜面的分力大於摩擦力,因此平衡過度,所以該同學的操作不正確,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.
故答案為:該同學的操作不正確,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,故圖象ABD錯誤,C正確.
故選C.
(3)由題意可知兩計數點只覺得時間間隔為:△T=

5
f
=0.1s,根據勻變速直線運動推論有:
s3?s1=2a1T2
s4?s2=2a2T2
a=
a1+a2
2

即:a=
(s4+s3?s2?s1)f2
100

帶入數據解得:a=0.60m/s2
故答案為:a=
(s4+s3?s2?s1)f2
100
,0.60m/s2

㈣ 如圖甲所示為為「驗證牛頓第二定律」的實驗裝置示意圖.某同學用此實驗裝置研究物體加速度和合外力的關系

①平衡摩擦力的標准為小車可以勻速運動,打點計時器打出的紙帶點跡間隔均勻.
設小車的質專量為M,砝碼和砝碼盤屬的質量為m,設繩子上拉力為F,
以整體為研究對象有mg=(m+M)a
解得a=

mg
M+m

以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma=
M
M+m
mg
顯然要有F=mg必有m+M=M,故有M>>m,即只有M>>m時才可以認為繩對小車的拉力大小等於砝碼和砝碼盤的重力.所以為了保證在改變小車中砝碼的質量時,小車所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質量之和應該遠小於小車和砝碼的總質量.
②研究物體加速度和合外力的關系時,應保證小車質量不變;
③a、由圖線OA段可知,a與F的圖線是傾斜的直線,可知質量一定的情況下,加速度與合外力成正比.
b、因為圖線的斜率表示物體的質量,AB段明顯偏離直線,此時小車的質量不再遠大於鉤碼的質量,斜率為鉤碼和小車總質量的倒數.
故選:C
故答案為:①間距相等;砝碼及砝碼盤的總質量遠小於小車的質量;②小車的質量;③a.當小車質量不變時,小車的加速度與合外力成正比;b.C

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