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如图所示的实验装置可以验证牛顿第二定律

发布时间:2021-01-19 15:21:41

① 用如图1所示的实验装置来验证牛顿第二定律,为消除摩擦力的影响,实验前必须平衡摩擦力.(1)某同学平衡

(1)小车由静止下滑,说明重力沿斜面的分力大于摩擦力,因此平衡过度,所以内该同学的容操作错误,
正确的操作应该为给小车一个初速度,小车能够带动纸带匀速下滑.
(2)如果这位同学先如(1)中的操作,导致平衡摩擦力过度,因此当小车上还没有挂砂和砂桶时,小车应该就已经有加速度了,故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
(3)根据△x=aT2,运用逐差法得,a=

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

因为斜率计数点间的时间间隔T=
5
f
,代入解得a=
[(s3+s4)?(s1+s2)]f2
100

代入数据解得a=
(2.41+3.03?1.21?1.83)×10?2×502
100
≈0.60m/s2
故答案为:(1)错误,(2)C,(3)
[(s3+s4)?(s1+s2)]f2
100
,0.60.

② 用如图1(甲)所示的实验装置来验证牛顿第二定律,为消除摩擦力的影响,实验前必须进行平衡摩擦力.(1)

(1)小车由静止下滑,说明重力沿斜面的分力大于摩擦力,因此平衡过度回,所以该同学的操作答不正确,正确的操作应该为逐渐调节木板不带定滑轮的一端,给小车一个初速度,小车能够带动纸带匀速下滑.
(2)如果这位同学先如(1)中的操作,导致平衡摩擦力过度,因此当小车上还没有挂砂和砂桶时,小车应该就已经有加速度了,故图象ABD错误,C正确.
故选C.
(3)由题意可知两计数点之间的时间间隔为:△T=4T,根据匀变速直线运动推论有:
s3?s1=2a1△T2
s4?s2=2a2△T2
则a=

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

根据匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度得:
vB=
xAC
2△T
0.0183+0.0121
2×0.08
=0.19m/s
故答案为:(1)该同学的操作不正确.
应该这样操作:逐渐调节木板不带定滑轮的一端,直到给小车一定的初速度,小车能沿木板作匀速直线运动;
(2)C;
(3)
[(s3+s4)?(s1+s2)]
64T2
;0.19m/s.

③ 有一个同学经过思考,认为验证牛顿第二定律的实验装置(如图所示)也可以用来验证动能定理.其实验过程为

(1)从计数点A到计数点E,小桶和砂的重力所做的功W=mgh=0.11×9.8×(1.40-0.20)=1.294J
图中各点为每10个打点内选出的计数点容(两计数点间还有9个打点未标出),所以相邻的计数点的时间间隔是0.2s.
匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,因此有:
vA=
x0B
t0B
=2.2m/s
vE=
xDF
tDF
=3.8m/s
小车动能的增量△Ek=1/2mv
2E-1/2mv
2A=1.08J
(2)实验结果W和△Ek在误差允许范围内总是不相等,你认为主要原因是:小车受到的拉力不等于小桶和砂的重力
故答案为:(1)1.294; 1.08
(2)小车受到的拉力不等于小桶和砂的重力

④ (1)如图所示,是某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置,他在图示状态下开始做实验,该同学的

(1)安装仪器时我们需要注意:①平衡摩擦力,将木板一端垫高;②细线与版木板平行,权保证拉力在小车前进的方向上;③打点计时器需要用交流电源;④释放小车时应让小车从靠近计时器处释放,在纸带上打上尽量多的点;
故错误之处有:①应将电池改为交流电;②没有平衡摩擦力;③小车应靠近打点计时器端;④左端连接的细线应与木板平行
(2)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s,
设第一个计数点到第二个计数点之间的距离为x1,以后各段分别为x2、x3、x4、x5、x6
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:x4-x1=3a1T2
x5-x2=3a2T2
x6-x3=3a3T2
为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值
得:a=

1
3
(a1+a2+a3
即小车运动的加速度计算表达式为:a=
(0.0895+0.0961+0.1026)?(0.0705+0.0768+0.0833)
9×(0.1)2
m/s2=0.64m/s2
故答案为:(1)①应将电池改为交流电;②没有平衡摩擦力;③小车应靠近打点计时器端;④左端连接的细线应与木板平行
(2)0.64

⑤ (7分)某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律,请回答下列有关此实验的问题: (1)该同学在实验

(1)C (1分)(2)0.680(1分); 1.61(2分)(3)平衡摩擦力过度(1分)
砂和小砂桶的总质量回m不远小于小答车和砝码的总质量M(2分)

⑥ 在“验证牛顿第二定律”的实验中,采用如图所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码

(1)M?m;(2) ;(3)平衡摩擦力时木板倾角过大
(4)两小车及车上砝码的总质量不同(5)a=1.58m/s 2

⑦ 如图所示的实验装置可以验证牛顿第二定律,小车上固定盒子,盒子内一个盛有沙子.(1)验证在质量不变的

(1)①将车来内的沙子转移到桶中,就保源证了M+m不变,即系统的总质量不变,研究对象是整个系统,a=
F
M+m
=
mg
m+M

可见a-F图象斜率的物理意义是
1
M+m
,即系统的总质量倒数(小车、盒子及盒内沙子、悬挂的桶以及桶内沙子质量之和倒数)
②把沙桶的总重力,当作合外力F是合理的.
③因为实验的研究对象是整个系统,系统受到的合外力就等于mg,所以不需要满足满足悬挂的沙桶总质量一定要远远小于小车(包括盛沙的盒及盒内的砂)的总质量.
(2)向小车内添加或去掉部分沙子,是改变系统的总质量M+m,而系统的合外力仍等于所悬挂沙桶的重力mg,保证了合外力不变.所以用图象法处理数据时,以加速度a为纵轴,应该以M+m倒数为横轴,即小车质量、盒子及盒内沙子与悬挂的沙桶(包括桶与桶内的沙)质量之和.故选B.
故本题答案为:(1)①系统的总质量倒数(小车、盒子及盒内沙子、悬挂的桶以及桶内沙子质量之和倒数),②合理
③否,因为实验的研究对象是整个系统,系统受到的合外力就等于mg
(2)B

⑧ (1)用如图(甲)所示的实验装置来验证牛顿第二定律,该装置中的错误有:①______、②______、③______

安装仪器时我们需要注意:①平衡摩擦力,将木板一端垫高;
②细线与木板平行,版保证拉力在小车前进的方向权上;
③打点计时器需要用交流电源;
④释放小车时应让小车从靠近计时器处释放,在纸带上打上尽量多的点;
故答案为:①长木板右端未垫高以平衡摩擦力;②电源应改用交流电源;③开始实验时,小车离滑轮太近.
(2)如果这位同学先如(1)中的操作,导致平衡摩擦力过度,因此当小车上还没有挂砂和砂桶时,小车应该就已经有加速度了,故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
(3)根据△x=aT2,运用逐差法得,a=

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

因为斜率计数点间的时间间隔T=0.1s,代入解得a=
(0.0241+0.0303)?(0.0183+0.0121)
4×0.12
≈0.60m/s2
故答案为:(1)①长木板右端未垫高以平衡摩擦力;②电源应改用交流电源;③开始实验时,小车离滑轮太近;
(2)C;
(3)
(s3+s4)?(s1+s2)
4T2
,0.60.

⑨ 某同学利用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律的正确性,具体方法如下:将一木块放在水平长木板上,左

(1)木块受到滑动摩擦力大小为f=μmg;
根据牛顿第二定律,则有a=

f
m
μ版mg
m
=μg=2.9m/s2
(2)根据纸带数据,由公式权a=
△x
T2
,取前四段作为时间T,则相等时间T内,位移之差为△X.
则有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)通过比较分析,重物落地后,木块在运动过程中,除受到水平面的摩擦阻力作用外,还受到空气的阻碍,因此产生误差的原因是空气阻力影响,
故答案为:
(1)2.9m/s2(2)3.0m/s2(3)空气阻力影响.

⑩ 如图所示的实验装置可以验证牛顿第二定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有砂子.砂桶的总质量(包括桶以

(来1)将车内的沙子转移到桶中,自就保证了M+m不变,即系统的总质量不变,研究对象是整个系统,a=

F
M+m
mg
M+m

可见a-F图象斜率的物理意义是
1
M+m
,即系统的总质量倒数(小车、盒子及盒内沙子、悬挂的桶以及桶内沙子质量之和倒数)
(2)因为实验的研究对象是整个系统,系统受到的合外力就等于mg,当作合外力F是合理的.
故答案为:(1)
1
M+m
(2)合理

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