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在验证牛顿第二定律的实验中采用如图甲所示的实验装置

发布时间:2025-01-22 15:19:58

㈠ 在“验证牛顿运动定律”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,桶及桶中砝码

(1)A、实验首先要平衡摩擦力,使小车受到合力就是细绳对小车的拉力,故A正确;
B、平衡摩擦力的方法就是,小车与纸带相连,小车前面不挂小桶,把小车放在斜面上给小车一个初速度,看小车能否做匀速直线运动;故B错误;
C、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ,故tanθ=μ.所以无论小车的质量是否改变,小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力,
改变小车质量即改变拉小车拉力,不需要重新平衡摩擦力,故C错误;
D、实验中,要保证塑料桶和所添加砝码的总质量远小于小车的质量,这样才能使得塑料桶和所添加砝码的总重力近似等于细绳对小车的拉力,
所以实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力,故D正确;
E、实验中应先接通电源,后放开小车,故E错误;
本题选不需要和不正确的,故选:BCE.
(2)根据作差法得:a=

xCF?xOC
9T2
0.2098?0.0603?0.0603
0.09
=0.99/s2
(3)以整体为研究对象有:mg=(m+M)a
解得:a=
mg
m+M

以M为研究对象有绳子的拉力为:F=Ma=
mg
1+
m
M

显然要有F=mg必有m+M=M,故有M>>m,即只有M>>m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.
(4)根据牛顿第二定律F=Ma,a与M成反比,而反比例函数图象是曲线,而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系,故不能作a-M图象;
但a=
F
M
,故a与
1
M
成正比,而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线,就比较容易判定自变量和因变量之间的关系,故应作a-
1
M
图象;
(5)图中没有拉力时就产生了加速度,说明平衡摩擦力时木板倾角过大.
(6)由图可知在拉力相同的情况下a>a
根据F=ma可得m=
F
a
,即a-F图象的斜率等于物体的质量,且m<m.故两人的实验中小车及车中砝码的总质量不同.
故答案为:
(1)BCE
(2)0.99/s2
(3)M>>m
(4)
1
M

(5)平衡摩擦力时木板倾角过大
(6)两小车及车上砝码的总质量不同.

㈡ 用如图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,实验前必须平衡摩擦力.(1)某同学平

(1)如果这位同学先如(1)中的操作,导致平衡摩擦力过度,因此当小车上还版没有挂砂和砂桶时权,小车应该就已经有加速度了,故图象ABD错误,C正确.
故选C.
(2)由题意可知两计数点的时间间隔为:△T=

5
f
=0.1s,根据匀变速直线运动推论有:
s3-s1=2a1T2
s4-s2=2a2T2
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
2
(a1+a2+a3)=
(s4+s3-s2-s1)f2
100

带入数据解得:a=0.60m/s2
故答案为:(1)C
(2)
(s4+s3-s2-s1)f2
100
,0.60

㈢ 用如图(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,实验前必须平衡摩擦力.(1)某同

(1)小车由静止抄下滑,说明重力沿斜面的分力大于摩擦力,因此平衡过度,所以该同学的操作不正确,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.
故答案为:该同学的操作不正确,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,故图象ABD错误,C正确.
故选C.
(3)由题意可知两计数点只觉得时间间隔为:△T=

5
f
=0.1s,根据匀变速直线运动推论有:
s3?s1=2a1T2
s4?s2=2a2T2
a=
a1+a2
2

即:a=
(s4+s3?s2?s1)f2
100

带入数据解得:a=0.60m/s2
故答案为:a=
(s4+s3?s2?s1)f2
100
,0.60m/s2

㈣ 如图甲所示为为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图.某同学用此实验装置研究物体加速度和合外力的关系

①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动,打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀.
设小车的质专量为M,砝码和砝码盘属的质量为m,设绳子上拉力为F,
以整体为研究对象有mg=(m+M)a
解得a=

mg
M+m

以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=
M
M+m
mg
显然要有F=mg必有m+M=M,故有M>>m,即只有M>>m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于砝码和砝码盘的重力.所以为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应该远小于小车和砝码的总质量.
②研究物体加速度和合外力的关系时,应保证小车质量不变;
③a、由图线OA段可知,a与F的图线是倾斜的直线,可知质量一定的情况下,加速度与合外力成正比.
b、因为图线的斜率表示物体的质量,AB段明显偏离直线,此时小车的质量不再远大于钩码的质量,斜率为钩码和小车总质量的倒数.
故选:C
故答案为:①间距相等;砝码及砝码盘的总质量远小于小车的质量;②小车的质量;③a.当小车质量不变时,小车的加速度与合外力成正比;b.C

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