- 牛顿运动定律
- 共29769题
在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中,实验装置如图甲所示:一木块放在水平长木板上,左侧拴有一不可伸长的细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连,重物的质量为m。木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连,在重物牵引下,木块在木板上向左做匀加速运动。图乙给出了打点计时器在纸带上打出的一些连续的点,它们之间的距离分别为s1,s2,s3,s4,s5,s6,打点计时器所用交流电周期为T0。根据以上数据求:
(1)木块的加速度a=____;
(2)细线对木块的拉力FT=____;
(3)在记录实验数据时,将重物所受重力大小作为木块所受合外力的大小,按上述实验操作,误差比较大。为了减小误差,需要增加的一个实验操作是___;实验过程中还应满足___条件。
正确答案
(1)
(2)
(3)实验前将木板右端稍垫高,直至木块在细线未挂上重物时能沿木板匀速下滑;木块的质量应远大于重物的质量
某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验,图(a)为实验装置简图。(所用交变电流的频率为50Hz)
(1)图(b)为某次实验得到的纸带,实验数据如图,图中相邻计数点之间还有4个点未画出,根据纸带可求出小车的加速度大小为____m/s2(保留三位有效字)。D点时速度大小为____m/s。加速度方向为___(填“向左”或“向右”)。
(2)保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,一位同学根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图 线如下图所示,该图线不通过原点,其主要原因是____。
正确答案
(1)0.510,0.747,向左
(2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角太小
下面是某实验小组用气垫导轨和光电计时器(数字计时器)“探究加速度与外力关系”时得到的数据表格。保持滑块质量M(M=0.2kg)不变时的实验数据
(1)请完成上面表格内的“加速度的计算值”的填空;(结果取2位有效数字)
(2)根据表中数据,在下图的a-F坐标系中描出相应的点,并作出a-F图象;
(3)由a-F图象得出的结论为:__________________________。
正确答案
(1)
(2)
(3)在保持物体质量M不变时,加速度a与合外力F成正比
某同学在做“探究加速度与力的关系”的实验中,使用了图示的装置,将小车放在轨道上,小车的一端连接一条穿过打点计时器的纸带,另一端用细绳与钩码连接,细绳跨过定滑轮。
(1)关于实验的操作过程,下列说法正确的是______________。
A.轨道应保持水平
B.先接通电源,后释放小车
C.需要知道小车的质量
D.实验中认为细绳对小车的拉力等于钩码重力,所以钩码的质量越大实验效果越好
该同学实验时打出了5条纸带,并且计算出了小车的加速度,将小车的加速度和受的拉力列在下表中:
(2)根据表中数据,在坐标纸上取适当的刻度,画出a-F图象。
(3)由图象可以得到实验的结论是____________________________。
正确答案
(1)B
(2)
(3)质量一定时,加速度与作用力成正比
在“探究加速度与力、质量的关系”实验时,已提供了小车,一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线。为了完成实验,还须从下图中选取实验器材,其名称是___________(漏选或全选得零分);并分别写出所选器材的作用___________。
正确答案
学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码(或电火花计时器、钩码、砝码);
学生电源为电磁打点计时器提供交流电源;电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车运动的位置和时间;钩码用以改变小车的质量;砝码用以改变小车受到的拉力的大小,还可以用于测量小车的质量
某探究性学习小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关。实验室提供如下器材:
A.表面光滑的长木板(长度为L);B.小车;C.质量为m的钩码若干个;D.方木块(备用于垫木板);E.米尺;F.秒表。
实验过程:
第一步,在保持斜面倾角不变时,探究加速度与质量的关系。实验中,通过向小车放入钩码来改变物体质量,只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用时间t,就可以由公式a=________求出a。
某同学记录的数据如下表所示:
根据以上信息,我们发现,在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间________(填“改变”或“不改变”),经过分析得出加速度与质量的关系为________。
第二步,在物体质量不变时,探究加速度与倾角的关系。实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板的倾角,由于没有量角器,因此通过测量出木板顶端到水平面高度h,,出倾角α的正弦值sinα=h/L。
某同学记录了高度和加速度的对应值,并在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图如图,请根据他所作的图线求出当地的重力加速度g=________ m/s2。进一步分析可知,光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为________。
正确答案
,不改变,无关,9.80,a=gsinα
某同学设计了如图所示的装置以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。则
(1)木板的加速度为a=___(用d,t表示);
(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,下列图象中能表示该同学实验结果的是___。
正确答案
(1)
(2)C
如图甲为用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(如图乙所示)。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是______;
②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)①在质量不变的条件下加速度与外力成正比;②C
某同学在做“探究加速度与力的关系”的实验时,使用了如图所示的装置,将小车放在轨道上,小车的一端连接一条穿过打点计时器的纸带,另一端用细绳与钩码连接,细绳跨过定滑轮。
(1)关于实验的操作过程,下列说法正确的是___________。
A.轨道应保持水平
B.先接通电源,后释放小车
C.需要知道小车的质量
D.实验中认为细绳对小车的拉力等于钩码重力,所以钩码的质量越大,实验效果越好
(2)该同学实验时打出了5条纸带,并且计算出了小车的加速度,将小车的加速度和所受的拉力列在下表中,根据表中数据,在坐标纸上取适当的刻度,画出a-F图象。
(3)由图象可以得到的实验结论是________________________。
正确答案
(1)B
(2)
(3)质量一定时,加速度与作用力成正比
用如图所示装置,探究“加速度与力、质量的关系”的活动中:
(1)某同学在接通电源进行实验之前,将实验器材组装成如图所示。请你指出该装置中错误或不妥之处:_______________________________________。
(2)改正实验装置后,该同学顺利地完成了实验。下图是他在实验中得到的一条纸带,图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s,由图中的数据可算得小车的加速度a为_____________ m/s2。
正确答案
(1)打点计时器不应使用干电池作电源,应使用交流电源;实验中没有平衡摩擦力;小车的初始位置离打点计时器太远
(2)0.195
在探究加速度与力、质量关系的实验中,采用如图甲所示的装置。
(1)实验过程中,电火花计时器应接在___________(选填“直流”或“交流”)电源上。
(2)某小组在探究“质量一定时,加速度与合力成正比”的实验中,测出多组数据,作出了如图乙所示的图象,已知实验过程中细线与木板始终保持平行,则图线没有过坐标原点的原因可能是___________ ,图线上部弯曲的原因可能是________________。
(3)如图丙为实验中打出的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6为依次选取的7个计数点,相邻两计数点间还有4个打点未画出.从纸带上测出x1=3.20cm,x2=4.52cm,x5=8.42cm,x6=9.70cm。则木块加速度的大小a=__________m/s2(保留两位有效数字)。
正确答案
(1)交流
(2)未平衡摩擦力(或平衡摩擦力不完全);未满足砝码盘和砝码的总质量远小于木块的质量
(3)1.3
研究物体运动的加速度与物体所受力的关系的实验装置如图甲所示,实验的步骤如下:
①把一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上,使定滑轮伸出桌面.
②把打点计时器固定在长木板没有定滑轮的一端,并把打点计时器连接到电源上.
③把小车放在长木板上并靠近打点计时器的地方,把纸带的一端固定在小车上且让纸带穿过打点计时器.
④细线的一端固定在小车上并跨过定滑轮,另一端悬挂一砝码盘,调整滑轮的高度使滑轮和小车间的细线与长木板平行.
⑤接通打点计时器电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一列小点.
⑥改变砝码盘中砝码的质量,更换纸带,重复上面步骤.
⑦根据纸带上打的点算出每次实验时小车的加速度,把每次实验时砝码和砝码盘的重力记录在相应的纸带上.
⑧以小车的加速度a为纵坐标,细线的拉力F(砝码和砝码盘的总重力)为横坐标,建立坐标系,画出a-F图象得出加速度与力的关系.
(1)上述操作步骤中明显遗漏的步骤是______.
(2)某同学画出的a-F图象如图乙所示,图线不是直线的可能原因是______.
(3)另一位同学将本实验做了改动:每次实验时将小车上的砝码拿下放到砝码盘上,其他操作都与上面一样.那么他画出的a-F图象______(填“是”或“不是”)一条过坐标原点的直线,原因是______.
正确答案
(1)上述操作步骤中明显遗漏的步骤是没有平衡摩擦力.
(2)当m<<M时,即当砝码和砝码盘的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于砝码和砝码盘的总重力.从图象上可以看出:F从0开始增加,砝码和砝码盘的质量远小于车的质量,慢慢的砝码和砝码盘的重力在增加,那么在后面砝码和砝码盘的质量就没有远小于车的质量呢,那么绳子的拉力与砝码和砝码盘的总重力就相大呢.
所以原因是砝码和砝码盘的质量没有远小于车的质量.
(3)另一位同学将本实验做了改动:每次实验时将小车上的砝码拿下放到砝码盘上,其他操作都与上面一样.
根据牛顿第二定律得
小车的加速度等于a=,即小车的加速度等于砝码和砝码盘的重力与砝码、砝码盘和小车总质量的比值,而
砝码、砝码盘和小车总质量不变.那么他画出的a-F图象是一条过坐标原点的直线.
故答案为:(1)没有平衡摩擦力
(2)是,小车的加速度等于砝码和砝码盘的重力与砝码、砝码盘和小车总质量的比值,而
砝码、砝码盘和小车总质量不变.
某同学为验证牛顿第二定律中“力与加速度”的关系,采用光电门系统来代替位移和时间测量工具,实验装置如图所示。光滑导轨水平放置,细线绕过可转动的圆形光栅连接小车与重物(重物质量远小于小车质量),挡板可以在小车到达的时候使小车停下并粘住。光电门在每次有红外线通过光栅时会记下l次信号,如图所示,圆形光栅每转过1圈将会记下10次信号。不计一切摩擦,每次都将小车静上释放,在小车停止后,记下重物质量m、信号次数n、小车运动时间t。
(1)小车经过的位移S与光电门记下的信号次数n的关系应是_____________。
A、
B、
C、
D、
(2)若实验后得到了下表所示的数据,试分析,运动时间t3应约为_____________s。
正确答案
(1)A
(2)1.53(或)
在探究牛顿第二定律实验中,得到以下数据:物体质量不变时,加速度a与物体所受合力F的对应数据如表1;物体所受合力不变时,加速度a和物体质量的倒数1/M的对应数据如表2。
(1)分别画出a -F图象和a -1/M图象。
(2)由a -F图象得到的结论是_____________________________;由a -1/M图象得到的结论是_____________________________。
正确答案
(1)
(2)物体的加速度与物体所受的合力成正比,物体的加速度与物体的质量成反比
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,采用如图1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的关系时,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沙桶和沙的总质量时,才能近似认为细线对小车的拉力大小等于沙桶和沙的总重力大小
(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)该实验是探究加速度与力、质量的三者关系,研究三者关系必须运用控制变量法,故BC错误,A正确.
故选A.
(2)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-图象,故C正确;
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,即当砝码和盘的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力,故D正确.
故选CD.
(3)①据所提供数据,采用描点法得出图象如下所示:
②开始当小车挂上重物时,加速度却为零,线性图象不通过坐标原点,故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小.即说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足.
故答案为:(1)A (2)CD
(3)①如图所示;②未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
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