- 牛顿运动定律
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(1)如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置,在图示状态下,开始做实验,该同学的实验装置和操作中存在的主要错误有:
①_________________________________;
②_________________________________;
③_________________________________;
④_________________________________。
(2)若电源的频率为50 Hz,则根据下图所打纸带记录,小车运动经B点时的速度vB=____m/s,小车的加速度a=____m/s2。(以上结果保留三位有效数字)
正确答案
(1)①长木板右端未垫高以平衡摩擦力;②电源使用的是直流电源,应改用交流电源;③牵引小车的细线不与木板平行;④开始实验时,小车离打点计时器太远
(2)0.400,1.46
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中。
(1)研究作用力一定时加速度与质量成反比的结论时,下列说法中正确的是
[ ]
A.平衡摩擦力时,应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车质量时,要重新平衡摩擦力
C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器的电源
D.在小车中增减砝码,应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量
(2)某次实验中得到一条纸带,如图所示,从比较清晰的点起,每5个计时点取一个计数点,分别标明0、l、2、3、4……,量得0与1两点间距离x1=30mm,1与2两点间距离x2=36mm,2与3两点间距离x3=42mm ,3与4两点间的距离x4=48mm,则小车在打计数点2时的瞬时速度为___________ m/s,小车的加速度为___________m/s2。
(3)某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示:(小车质量保持不变)
①请根据表中的数据在坐标图上作出a-F图象。
②图线不过原点的原因可能是______________________________。
正确答案
(1)D
(2)0.39 ; 0.6
(3)①图“略”
②未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
在用DIS实验研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图()所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端.实验中把重物的重力作为拉力,改变重物重力重复实验四次,列表记录四组数据。
(1)在坐标纸上作出小车加速度和拉力的关系图线;
(2)从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是______________________;
(3)如果实验时,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,如图()所示。从理论上分析,该实验图线的斜率将___________。(填“变大”,“变小”,“不变”)
正确答案
(1)
(2)倾角过大,未平衡摩擦力
(3)变大
光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器。当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量的关系,其NQ是水平桌面,PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出)。小车上固定着用于挡光的窄片K,测得其宽度为d,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2。
(1)该实验中,在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时,保持M>>m,这样做的目的是____;
(2)为了计算出小车的加速度,除了测量d、t1和t2之外,还需要测量___,若上述测量用x表示,则用这些 物理量计算加速度的表达式为a=____;
(3)某位同学经过测量、计算得到如下表所示的数据,请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图像。
(4)由图像可以看出,该实验存在着较大的误差,产生误差的主要原因是:______。
正确答案
(1)小车所受合外力大小等于(或约等于)mg
(2)两光电门之间的距离,
(3)
(4)木板倾角偏小(或“平衡摩擦力不足”或“末完全平衡摩擦力”)
利用实验探究“当合外力大小一定时,物体运动的加速度大小与其质量成反比”给定的器材有:倾角可以调节的长斜面(如图所示)、小车、计时器、米尺、天平(含砝码)、钩码等。在实验过程中不考虑摩擦,重力加速度为g,请结合下列实验步骤回答相关问题:
(1)用天平测出小车的质量为m0;让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2,用计时器记下所用的时间为t0;用米尺测出A1与A2之间的距离为s;则:小车的加速度大小a=_____________;
(2)用米尺测出A1相对于A2的高度为h0,则:小车所受的合外力大小F=_______________;
(3)在小车中加钩码,用天平测出此时小车与钩码的总质量m,同时通过改变斜面的倾角来改变固定点A1相对于A2的高度h,测出小车从A1静止开始下滑到斜面底端A2所需的时间t;问:质量不相等的前后两次应怎样操作才能使小车所受合外力大小一定?答:_______________;
(4)多次改变小车与钩码的总质量进行实验,测出各次对应的m、h、t的值。以_______________为纵坐标、_______________为横坐标建立坐标系,根据各组数据在坐标系中描点,如果这些点在一条过原点的直线上,则可间接说明“当合外力大小一定时,物体运动的加速度大小与其质量成反比”。
正确答案
(1)
(2)
(3)使各次测量m和h的乘积(或m与t2的比值)不变
(4)t2,m(或)
在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中:
(1)某同学在接通电源进行实验之前,将实验器材组装如图所示,该装置中的错误或不妥之处,请你指出其中的两处:
①____________________________;
②____________________________。
(2)改正好实验装置后,该同学顺利地完成了实验,在实验中保持拉力不变,得到了小车加速度随质量变化的一组数据,如下表所示。请你在已建立的坐标系中画出能直观反映出加速度与质量关系的曲线。
(3)有另外两位同学通过测量,分别作出图象,如图(a)、(b)中的A、B线所示,试分析:
①A线不通过坐标原点的原因是:____________________________;
②B线不通过坐标原点的原因是:____________________________。
正确答案
(1)①打点计时器不能用直流电;②未平衡摩擦力;③小车距打点计时器太远
(2)图“略”
(3)①未平衡摩擦力或平衡摩擦倾角太小;②平衡摩擦时倾角太大,未挂沙桶,小车向下加速
为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图所示实验装置。请思考探究思路并回答下列问题:(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是
[ ]
A.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
(2)某学生在平衡摩擦力时,把长木板的一端垫得过高,使得倾角偏大。他所得到的a - F关系是下列的哪根图线?图中a是小车的加速度,F是细线作用于小车的拉力
[ ]
A.
B.
C.
D.
(3)消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后,可用钩码总重力代替小车所受的拉力,此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为_______________;
(4)图为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz。根据纸带可求出小车的加速度大小为___________ m/s2。(结果保留二位有效数字)
正确答案
(1)C
(2)C
(3)m《M
(4)1.3
某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距d。开始时将木板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数F1,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t。
(1)木板的加速度可以用d、t表示为a=____________。
(2)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是____________。
(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是____________。
A.可以改变滑动摩擦力的大小
B.可以更方便地获取多组实验数据
C.可以比较精确地测出摩擦力的大小
D.可以获得更大的加速度以提高实验精度
正确答案
(1)
(2)C
(3)BC
在探究加速度与力、质量的关系实验中,采用如图a所示的实验装置,把附有滑轮的长木板平放在水平的实验桌上。小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车所受拉力用F表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出。
(1)如图b为甲同学根据测量数据作出的a-F图线,图线不过原点的原因是_____________________________,若使图线过原点应对实验装置采取的改进方法是____________________________。
(2)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图线如图c所示,两个同学做实验时取值不同的物理量是_____________________________。
(3)在处理数据时,总是把托盘和砝码的重力当作小车所受合力。而实际上小车所受合力比托盘和砝码的重力要________一些(选填“大”或“小”)。因此,为使实验结论的可信度更高一些,应使托盘和砝码的总质量尽可能________一些(选填“大”或“小”)。
正确答案
(1)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够,将木板右端垫起适当高度
(2)小车及车上的砝码的总质量不同
(3)小,小
小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的,如图(a)所示。为了研究同一根琴弦振动频率与哪些因素压电有关,可利用图(b)所示实验装置。一块厚木板上有A、B两个楔支撑着琴弦,其中A楔固定,B楔可沿木板移动以改变琴弦振动部分的长度。将琴弦的末端固定在木板O点,另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力,轻轻拨动琴弦,在AB间产生振动。
(1)先保持拉力为150N不变,改变AB的距离L(即改变琴弦长度),测出不同长度时琴弦振动的频率,并记录如下:
从上表数据可判断在拉力不变时,琴弦振动的频率f与弦长L的关系为_____________。
(2)再保持琴弦长度(0.80m)不变,改变拉力,测出不同拉力时琴弦振动的频率,并记录如下:
从上表数据可判断琴弦长度不变时,拉力T与频率f的关系为_____________。
(3)综合上述两项测试可知当这根琴弦的长为0.75m,拉力为225N时,它的频率是_____________Hz。(精确到个位数)
正确答案
(1)f与L成反比
(2)f与成正比
(3)245
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,采用下图所示的装置。
(1)本实验应用的实验方法是___________;
A.控制变量法
B.假设法
C.理想实验法
(2)下列说法中正确的是___________;
A.在探究加速度与质量的关系时,应改变拉力的大小
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关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a-图象
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
(3)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
(2)CD
(3)图“略”,没有平衡摩擦力或平衡不够
.某同学用如图所示装置探究小车的加速度与力、质量的关系,在实验中,他把钩码的重力当作小车受到的合力:
(1)为减小把钩码的重力当作小车受到的合力而带来的误差,实验中,除了拉小车的细线与长木板平行外,还应采取的措施有:①____________________________________,②____________________________________;
(2)木块从静止开始运动,利用打点计时器在纸带上记录木块的运动情况,如图所示,其中O点为纸带上记录到的第一点。A、B、C是该同学在纸带上所取的一些点,图中所标明的数据为A、B、C各点到O点的距离,已知打点计时器所用交流电源频率f=50Hz (以下计算结果均保留两位有效数字),木块运动的加速度a=____________m/s2;
(3)如果猜想力一定时,加速度与质量成反比,为对此猜想进行验证,应画____________图象。
正确答案
(1)平衡摩擦力,钩码的质量比小车的质量小得多
(2)0.39
(3)a-1/m
一同学在“研究小车的加速度与外力关系”的探究实验中,使用了光电门.他将光电门固定在气垫轨道上的某点B,用不同的力拉小车,但每次小车从同一位置A由静止释放,测出对应不同外力时小车上遮光板(宽度L很小)通过光电门的时间△t.然后经过数据分析,发现小车所受拉力F反比于△t2,于是他就得出物体的加速度正比于外力的结论.试简要说明该同学的推理过程.
正确答案
由于遮光条通过光电门的时间极短,可以用平均速度表示瞬时速度,故v=
根据速度位移关系公式得v2=2as,即(
L
△t
)2=2as
则a=
经过数据分析,如果F反比于△t2,则物体的加速度a正比于外力F.
答:经过数据分析,发现小车所受拉力F反比于△t2,则物体的加速度正比于外力.
为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图1所示实验装置.请思考探 究思路并回答下列请思考探究思路并回答下列问题:
(1)为了消除小车与水平木板 之间摩擦力的影响应采取做是______;
A.将不带滑轮的木板一端垫高适当,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动.
B.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动.
C.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动.
D.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动.
(2)在“探究加速度与力、质量关系”的实验中,得到一条打点的纸带,如图2所示,已知相邻计数点间的时间间隔为T,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出,则小车加速度的表达式为a=______;
(3)消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后,可用钩码总重力代替小车所受的拉力,此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系______.
正确答案
(1)平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动,让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力.所以平衡时应为:将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动.故选:C
(2)由匀变速运动的规律得:
x4-x1=3aT2
x5-x2=3aT2
x6-x3=3aT2
联立得:
(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)=9aT2
解得:a=
(3)设重物的质量m,小车的质量M,设加速度为a:
对小车:F=Ma
对重物:mg-F=ma
联立得:
F=,只有当m<<M时,才可以忽略m,F=
=mg
故答案为:(1)C;(2);(3)m<<M
如图所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图.图中A为小车,B为装有砝码的小桶,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花打点计时器相连,计时器接50HZ交流电.小车的质量为m1,小桶(及砝码)的质量为m2.
(1)下列说法正确的是______.
A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力
B.实验时应先释放小车后接通电源
C.本实验m2应远大于m1
D.在用图象探究加速度与质量关系时,应作a-图象
(2)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a-F图象,可能是图1中的图线______.(选填“甲”、“乙”、“丙”)
(3)如图2所示为某次实验得到的纸带,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出.由此可求得小车的加速度大小______m/s2.(结果保留二位有效数字)
正确答案
(1)A:平衡摩擦力,假设木板倾角为θ,则有:f=mgsinθ=μmgcosθ,m约掉了,故不需要重新平衡摩擦力.故A错误.
B:实验时应先接通电源后释放小车,故B错误.
C:让小车的质量M远远大于小桶(及砝码)的质量m,因为:绳子的拉力F=Ma=mg,故应该是m<<M,而当m不再远远小于M时a=
=
随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g,故C错误.
D:F=ma,所以:a=F,当F一定时,a与
成正比,故D正确.
(2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤,就会出现当有拉力时,物体不动的情况.故图线为丙.
(3)设第1段位移为:x1,第2段位移为:x2,
计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起,每两测量点间还有4个点未画出,说明时间间隔T=0.1s
由△x=aT2得:
即:0.49×10-2=a×0.12解得:a=0.49m/s2故答案为:(1)D;(2)丙;(3)0.49
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