- 牛顿运动定律
- 共29769题
在探究加速度与力的关系中，保持小车质量不变，得到如下表所示的一组实验数据：
（1）在如图所示的坐标中，画出a-F的关系图象；
（2）从a-F关系图中可以判断实验操作中存在的问题是 __________________________；
（3）从图中求出系统的质量为_____________kg。
正确答案
（1）“略”
（2）未平衡摩擦力
（3）0.53
图为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图A．实验小组利用此装置来探究：在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系．图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源．
①实验中，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，则应满足的条件是：小吊盘和盘中物块的质量之和______小车和砝码的总质量．（填“接近于”、“远大于”或“远小于”）
②下图B是实验小组得到的一条纸带，两个相邻计数点的间距为s1、s2．由图可读出s1=______cm，由此求得加速度的大小a=______m/s2．（保留小数点后两位有效数字）
③图C为实验小组以小车和砝码总质量
正确答案
①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，则应满足的条件是：小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车和砝码的总质量．
②由图示纸带可知，s1=3.56cm-1.20cm=2.36cm，s2=7.20cm-3.56cm=3.64cm，计数点间的时间间隔t=0.02×5=0.1s，
由△x=at2得：加速度a=
③a-
故答案为：①远小于；②2.36；1.28；③反比；过大．
用如图所示的装置做实验时，小车放在水平桌面上，保持小车的质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示．
（1）根据表中的数据在图中画出a-F图线；
（2）把图线延长，发现图线不通过原点，其原因是______．
正确答案
（1）如右图．
（2）把图线延长，发现图线不经过坐标原点，并且是当力增加到一定的数值时才开始有加速度．在小车还没有加速度时，小车受力平衡，说明小车还受到摩擦力作用．要想让图线经过坐标原点，还要平衡摩擦力．
故答案为：实验中遗漏了平衡摩擦力的步骤．
为了探究加速度与力的关系，使用如图1的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两个光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m．回答下列问题：
（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，其方法是：在不挂砝码的情况下，将滑行器自由放在导轨上，如果滑行器能在任意位置静止不动，或轻轻推滑行器后，能使滑行器______运动，说明气垫导轨是水平的．
（2）若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值最不合适的一个是______．
A．m1=5gB．m2=15gC．m3=40gD．m4=400g
（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为a=______（用△t1、△t2、D、x表示）．
（4）在验证牛顿第二定律的实验中，某同学作出的a-
正确答案
（1）如果滑行器能在任意位置静止不动，或轻轻推滑行器后，能使滑行器匀速运动，说明气垫导轨是水平的．
（2）根据牛顿第二定律得，整体的加速度a=
（3）滑行器通过光电门1、2的速度v1=
得，a=
（4）图线的斜率等于恒力F的大小，即F=
故答案为：（1）匀速 （2）D （3）
（4）2.5，0.5
在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时，采用如图所示的实验装置，让重物通过轻绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动．其中小车质量用M表示，重物质量用m表示，加速度用a表示．
（1）实验时需要将长木板的一端垫起适当的高度，这样做是为了消除______的影响，使小车所受合外力F等于绳对小车的拉力．
（2）实验中由于绳对小车的拉力______（选填“大于”、“等于”、“小于”）重物所受的重力，会给实验带来系统误差．为减小此误差，实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取，以下四组数据中最合理的一组是______．（填写相应序号）
①M=200g，m=40g、60g、80g、100g、120g、140g
②M=200g，m=30g、35g、40g、45g、50g、55g
③M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
④M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、35g
（3）实验中某同学先保持重物质量m不变，改变小车质量M，测出了相应的加速度a．为便于得到a与M的关系，他采用图象法处理数据，你建议他做a与______的图象．
正确答案
（1）为了消除小车所受摩擦力对实验的影响，在该实验中需要将长木板的一端垫起适当的高度．
（2）重物与小车一起加速运动，因此重物对小车的拉力小于重物的重力，当盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有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，因此第④组数据比较符合要求．
（3）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=
故a与
故答案为：（1）木板对小车的摩擦力；（2）小于；④；（3）
某学生为了探究物体的加速度与力以及加速度与物体的质量之间的关系，他详细阅读了课本，做了一些理论上的准备，并罗列了下列在实验中应注意的事项，你认为其中哪些是正确的______（填写对应的字母）
A．应使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差
B．可以用天平测出小桶和砂的总质量m1及小车和砝码总质量m2；根据公式a=
C．处理实验数据时应采用描点法画图象，可以减小误差
D．探究物体的加速度与质量的关系时，数据处理应作a-
该学生在具体操作过程中，在平衡摩擦力时，把长木板的一侧垫得过高，使得倾角偏大．在探究物体的加速度与力的关系之后，他所得到的a-F关系图线可能是如图所示中的哪一幅？______．（图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）
正确答案
（1）探究加速度与力、质量关系的实验时：
A、应使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差，故A正确；
B、小车的加速度应通过打点计时器打出的纸带求出，不能用天平测出小桶和砂的总质量m1及小车和砝码总质量m2；根据公式a=
C、处理实验数据时应采用描点法画图象，可以减小误差，故C正确；
D、探究物体的加速度与质量的关系时，数据处理应作a-
故选ACD．
（2）在平衡摩擦力时，把长木板的一侧垫得过高，使得倾角偏大，小车重力沿木板向下的分力大于小车受到摩擦力，小车受到的合力大于砂桶的拉力，在砂桶对小桶施加拉力前，小车已经有加速度；在探究物体的加速度与力的关系时，作出的a-F在a轴上有截距，故C正确；
故答案为：ACD；C．
某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中采用如图甲所示装置，小车及车中砝码的总质量用M表示，小钩码P的质量用m表示，小车的加速度可有小车拖动的纸带打的点计算出来．
（1）当M与m的大小关系满足______时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于钩码的重力．
（2）小明同学要“探究加速度与力的关系”，在探究过程中他应该保持______一定，改变钩码质量，如图乙所示为他根据测量数据作出的a-F图线，说明实验存在的问题是______和______．
正确答案
（1）根据牛顿第二定律得：a=
（2）研究加速度与力的关系，保持小车及车中砝码的质量不变．
由a-F图线知，当F不等于零时，加速度仍然为零，知未平衡摩擦力，图线上部分弯曲，是因为未满足M＞＞m．
故答案为：（1）M＞＞m；（2）小车及车中砝码的质量，没有平衡摩擦力（或平衡摩擦力不够），实验过程中没有保证M＞＞m
某同学用小桶和砝码牵引小车的方法，验证质量一定，加速度a与合外力F的关系时，根据实验数据作出了如图所示的a-F图象，产生图象不过原点的原因是______．
正确答案
由图象可知：图线不通过坐标原点，F不为零时，加速度仍为零，知没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案为：没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
“探究加速度与物体质量、物体所受合力的关系”的实验装置如图甲所示．
（1）某同学实验过程中，打出了一条纸带如图乙所示．打点计时器使用50Hz交流电源，图中A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点间有四个点未画出，根据纸带可计算B点的瞬时速度vB=______m/s，并计算纸带所对应小车的加速度a=______m/s2．
（2）平衡摩擦力后，用细线跨过定滑轮，将砝码盘与小车连接，再将5个相同的砝码都放在小车上，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度，此过程是通过控制______不变，探究加速度与______的关系．（以上空格选填“物体所受合力”或“物体质量”）
（3）根据小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据作出a-F的关系图象如图丙所示，并据此图象确定砝码盘的质量为______g．（g=9.8m/s2，以上计算结果保留两位小数）
正确答案
（1）根据平均速度等于瞬时速度得：vB=
根据：根据作差法得：a=
（2）实验要探究三个变量之间的关系，应采用控制变量法研究，所以应控制物体质量不变，探究加速度与物体所受合力的关系．
（3）根据图象可知：k=
m=
当F=0时，a=0.2m/s2
所以m′g=ma
解得：m′=8.16g
故答案为：（1）0.88；3.53；（2）物体质量；物体所受合力；（3）8.16
某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图1所示装置进行实验．
（1）为了完成实验，除了图中所示的器材外，还需要以下实验器材中的______
A．秒表B．天平C．弹簧测力计 D．毫米刻度尺E．低压交流电源
（2）探究小车加速度和力的关系：他先用垫木把长木板的一端垫高来平衡摩擦力．挂上小桶，每次往桶中加入适量的砂来改变小车受到的力，相应地测出小车获得的加速度．其中一次实验得到的纸带如图所示2所示．图中A、B、C、D、E、F、G是按打点先后顺序依次选取的7个计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s．根据图中数据可以求出这次实验中小车的加速度a=______m/s2．（结果保留三位有效数字）
（3）甲、乙两同学用同一装置做实验，为方便对比，两个同学画图时横、纵轴坐标的标度都是一样的，各自得到了a～F图线如图3所示．图象的斜率不同说明两位同学使用器材中的______是不同的．
正确答案
（1）需要刻度尺测量计数点之间的距离大小，打点计时器使用的是低压交流电源，故ABC错误．D、E正确；
故选：DE．
（2）相邻计数点间的时间间隔T=0.1s，根据△x=at2得：
a=
（3）由图可知在拉力相同的情况下a乙＞a甲，
根据F=ma可得a=
故答案为：（1）DE，（2）0.587，（3）小车及车中砝码的总质量．
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用下图1所示的装置．
（1）本实验应用的实验方法，下列说法中正确的是______．
A．在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小
B．在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量
C．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-
D．当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小
（2）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：（小车质量保持不变）
①根据表中的数据在坐标图2上作出a-F图象．
②图线不过原点的原因可能是______．
正确答案
（1）A、该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系．在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力的大小不变．故A错误．
B、在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变．故B错误．
C、要直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决．但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两个变量之间的关系．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-
D、设小车的质量为M，砝码盘和砝码的质量为m，根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F拉=ma
对M：F拉=Ma
解得：F拉=
当m＜＜M时，即当砝码盘和砝码的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码盘和砝码的总重力．故D正确．
故选CD．
（2）①如图：
②从上图中发现直线没过原点，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢．该同学实验操作中遗漏了未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．
所以原因是实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
故答案为：（1）CD
（2）①见上图 ②未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
如图所示，为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。
（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力大小作为___________，用DIS测小车的加速度。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。分析此图线OA段可得出的实验结论是_________________________________。
（3）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是___________，
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
正确答案
（1）小车的总质量，小车所受外力
（2）在质量不变的条件下，加速度与外力成正比
（3）C
在“探究加速度a与力F、质量M的关系”的实验中
（1）我们都是先确保小车质量M不变，研究a与F的关系，再确保F不变，研究a与M之间的关系，这种实验方法称为______．
（2）下列说法中正确的是______．
A．连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行
B．将打点计时器接在6V电压的蓄电池上，先接通电源，后放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量…
C．在探究a与质量M的关系时，作出a-
D．细线对小车的拉力，一定等于砝码和沙桶的总重力
（3）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据后，依照数据正确画出a-F图象如图2示，（小车质量保持不变）图线不过原点的原因可是______．
正确答案
（1）在实验中先确保小车质量M不变，研究a与F的关系，再确保F不变，研究a与M之间的关系，这种实验方法称为控制变量法．
（2）A、连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行，使得拉力等于小车所受的合力．故A正确．
B、打点计时器应接交流电源，蓄电池是直流电源．故B错误．
C、加速度a与M的关系图线是曲线，做a-M图线不能判断出二者的关系，实验作a-
D、在实验中，由于砝码和沙桶做加速运动，则总重力大于细线的拉力．故D错误．
故选：AC．
（3）在a-F图线中，F不等于零，但是加速度仍然等于0，可知没有平衡摩擦力，或平衡不彻底．
故答案为：（1）控制变量法（2）AC（3）没有平衡摩擦力或平衡不彻底．
（1）在探究加速度与力、质量关系的实验中，以下操作正确的是______．
A．平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上
B．平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器
C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
D．实验时，应先放开小车，后接通电源
（2）下表中是该实验所记录的部分的数据．
若利用1、2、3三组数据探究加速度与受力的关系，则2、3组数据中物体的质量分别为______kg，______kg；若利用3、4、5三组数据探究加速度与物体质量的关系，则4、5组数据中物体所受的力分别为______N，______N．
正确答案
（1）A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动．故A错误．
B、平衡摩擦力是否到位，是要通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动来判断的．故B正确．
C、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故C正确．
D、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．故D错误．
（2）该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系．
若利用1、2、3三组数据探究加速度与受力的关系，即保持质量不变．
则2、3组数据中物体的质量和1组质量相等，分别为0.5kg，0.5kg
若利用3、4、5三组数据探究加速度与物体质量的关系，即保持力不变．
则4、5组数据中物体所受的力和3组力相等，分别为1.00N，1.00N．
故答案为：（1）BC
（2）0.5，0.5，1.00，1.00．
如图所示，为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。
（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力大小作为___________，用DIS测小车的加速度。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。分析此图线OA段可得出的实验结论是_________________________________。
（3）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是___________，
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
正确答案
（1）小车的总质量，小车所受外力
（2）在质量不变的条件下，加速度与外力成正比
（3）C
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