- 验证牛顿第二运动定律
- 共21题
12.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(包括桶以及桶内砂子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内砂子质量)记为M.验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比.从盒子中取出一些砂子,装入砂桶中,称量并记录砂桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出.多次改变合外力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度.本次实验中,桶内的砂子取自小车中,故系统的总质量不变.以合外力F为横轴,以加速度a为纵轴,画出a﹣F图象,图象是一条过原点的直线.
(1)a﹣F图象斜率的物理意义是___________.
(2)你认为把砂桶的总重力mg当作合外力F是否合理?答:___________.(填“合理”或“不合理”)
正确答案
(1)
(2)合理
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
14.在验证牛顿第二定律的实验中,某学习小组使用的实验装置如图所示:
(1) 由于没有打点计时器,该小组让小车由静止开始运动,发生位移,记录时间
,则小车的加速度的表达式为
=___________。
(2)指出该实验中的一个明显疏漏:_____________。
(3)纠正了疏漏之处后,保持小车的质量不变,改变砂桶与砂的总重力
,多次实验,根据得到的数据,在
图象中描点(如图所示)。结果发现右侧若干个点明显偏离直线,造成此误差的主要原因是___________。
正确答案
(1) 2x/t2
(2) 没有平衡摩擦力
(3) C
(4)g Mg
(5)1/k b/k
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
21.(1)①图示为探究牛顿第二定律的实验装置,该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成。光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度,导轨标尺可以测出两个光电门间的距离,另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m.
下面说法正确的是_______(选填字母代号).
A.用该装置可以测出滑块的加速度
B.用该装置探究牛顿第二定律时,要保证拉力近似等于沙桶的重力,因此必须满足m<<M
C.可以用该装置验证机械能守恒定律,但必须满足m<<M
D.可以用该装置探究动能定理,但不必满足m<<M
②某同学采用控制变量法探究牛顿第二定律,在实验中他将沙桶所受的重力作为滑块受到的合外力F,通过往滑块上放置砝码改变滑块的质量M。在实验中他测出了多组数据,并画出了如图所示的图像,图像的纵坐标为滑块的加速度a,但图像的横坐标他忘记标注了。
则下列说法正确的是( )
A.图像的横坐标可能是F,图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M
B.图像的横坐标可能是M,图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M
C.图像的横坐标可能是,图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M
D.若图像的横坐标是,且没有满足m<<M,图像的AB部分应向虚线上方偏离
(2)某同学利用如图1所示的装置测量当地的重力加速度。实验步骤如下:
A.按装置图安装好实验装置;
B.用游标卡尺测量小球的直径d;
C.用米尺测量悬线的长度l;
D.让小球在竖直平面内小角度摆动。当小球经过最低点时开始计时,并计数为0,此后小球每经过最低点一次,依次计数1、2、3……。当数到20时,停止计时,测得时间为t;
E.多次改变悬线长度,对应每个悬线长度,都重复实验步骤C、D;
F.计算出每个悬线长度对应的t 2;
G.以t 2为纵坐标、l为横坐标,作出t 2 - l图线。
结合上述实验,完成下列任务:
①用游标为10分度(测量值可准确到0.1mm)的卡尺测量小球的直径。某次测量的示数如图2所示,读出小球直径d的值为_______cm。
②该同学根据实验数据,利用计算机作出t 2 – l图线如图3所示。根据图线拟合得到方程t 2 = 404.0l+3.5。由此可以得出当地的重力加速度g =___________m/s2。(取π 2 = 9.86,结果保留3位有效数字)
③从理论上分析图线没有过坐标原点的原因,下列分析正确的是( )
A.不应在小球经过最低点时开始计时,应该在小球运动到最高点开始计时;
B.开始计时后,不应记录小球经过最低点的次数,而应记录小球做全振动的次数;
C.不应作t 2 – l图线,而应作t– l图线;
D.不应作t 2 – l图线,而应作t 2 –(l+d)图线。
正确答案
(1)①AB ;②AC
(2)①1.25; ②9.76 ;③D
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
22.实验时,为平衡摩擦力,以下操作正确的是
23.图乙是实验中得到的一条纸带,已知相邻计数点间还有四个点未画出,打点计时器所用电源频率为50Hz,由此可求出小车的加速度a=________m/s2(计算结果保留三位有效数字)。
24.一组同学在保持木板水平时,研究小车质量一定的情况下加速度a与合外力F的关系,得到如图丙中①所示的a-F图线。则小车运动时受到的摩擦力f=_______N;小车质量M=_______kg。若该小组正确完成了步骤(1),得到的a—F图线应该是图丙中的 (填“②”、“③”或“④”)。
正确答案
正确答案
(2)1.60(1.58~1.62均可);
正确答案
(3)0.10,0.20,②
某同学利用“验证牛顿第二定律”的实验器材,测量滑块和长木板之间的动摩擦因数。如图所示,带滑轮的长木板水平放置,力传感器固定在墙上,轻绳分别跨过固定在滑块上和固定在长木板末端的滑轮,一端与力传感器连接,另一端竖直悬挂一沙桶,沙桶距地面足够远。调节两滑轮的位置使轻绳与长木板平行,不计轻绳与各滑轮之间的摩擦。
9.实验时,一定要进行的操作是 (填选项前的字母)。
10.实验时,记录力传感器的示数F,用天平测出滑块质量m,由纸带上的点求出加速度a。根据这些数据,可以得出滑块和木板间的动摩擦因数的表达式= 。(重力加速度为g)
正确答案
解析
A、测量滑块和长木板之间的动摩擦因数,不需要将木板右端垫高来平衡摩擦力,故A错误;
B、绳子的拉力可以通过力传感器得出,不需要满足沙和沙桶总质量远小于滑块质量,故B错误;
C、打点计时器应接交流电源,故C正确;
D、拉力的大小可以通过拉力传感器测出,不需要用天平测量沙和沙桶的总质量,故D错误;
考查方向
验证牛顿第二定律; 传感器的使用
解题思路
实验中测量滑块与木板间的动摩擦因数,不需要平衡摩擦力,拉力可以通过拉力传感器测出.
易错点
关键知道实验的原理以及实验中注意的事项,注意拉力的大小由拉力传感器测出,不需要测量沙和沙桶的质量.
正确答案
(3分)
解析
根据牛顿第二定律得,2F-μmg=ma,解得:
考查方向
牛顿第二定律
解题思路
对滑块研究,根据牛顿第二定律得出动摩擦因数的表达式.
易错点
关键根据题意列出牛顿第二定律方程.
担保方式中的保证要求( )订立书面保证合同。
A.债权人和债务人
B.保证人和债权人
C.保证人和债务人
D.主合同当事人
正确答案
B
解析
暂无解析
在用图乙所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中,保持小车质量一定时,验证小车加速度a与合力F的关系。
23.除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外,在下列器材中必须使用的有_________(选填选项前的字母)。
24.为了使细线对小车的拉力等于小车所
受的合外力,以下操作正确的
是_________。
25.某同学得到了图丙所示的一条纸带,由此得到小车加速度的大小a =__________m/s2
(保留三位有效数字)。
26.在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg,已知三位同学利用实
验数据做出的a-F图像如图丁中的1、2、3所示。下列分
析正确的是_____(选填选项前的字母)。
27.在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg,由此造成的误差是______(选填“系统误差”或“偶然误差”)。设拉力的真实值为,小车的质量为M,为了使
,应当满足的条件是
______。
正确答案
解析
解:①电火花计时器需要220V、50Hz的交流电源,要用刻度尺测量纸带上点迹的距离,需要天平测量小车的质量,故需要ACE,故选:ACE
考查方向
考查了实验器材、实验注意事项、实验数据处理、实验误差分析等问题
解题思路
根据实验原理选择实验器材,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,需要平衡摩擦力,同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行,根据作差法求解加速度,根据牛顿第二定律结合图象特点分析产生的原因,分别对小车和整体根据牛顿第二定律列式求解即可.
易错点
对于实验问题一定要明确实验原理,并且亲自动手实验,熟练应用所学基本规律解决实验问题,注意平衡摩擦力的细节,理解a-F图象不直的原因
教师点评
实验题要通过实验原理理解实验误差的来源,从而理解如何减小实验误差
正确答案
解析
为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,需要平衡摩擦力,平衡摩擦力时应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上,调整长木板的倾斜度,让小车拖着纸带做匀速直线运动,同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行,故AC正确,B错误;故选:AC
考查方向
根据实验原理选择实验器材,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,需要平衡摩擦力,同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行
解题思路
知道平衡摩擦力的方法
易错点
需要平衡摩擦力的原因
正确答案
1.16(±0.04)(2分)
解析
考查方向
逐差法求加速度
解题思路
根据作差法求解加速度
易错点
逐差法中的时间的具体含义
正确答案
解析
A、根据图象1可知,当没有挂砝码、砝码盘时,小车产生了加速度,因此说明平衡摩擦力时木板倾角太大,故A错误;
B、根据图象2可知,随着F的增大,即砝码、砝码盘的质量增大,不再满足砝码、砝码盘质量小于小车的质量,因此曲线上部出现弯曲现象,故B正确;
C、根据图象3可知,当挂上砝码、砝码盘时,小车的加速度还是为零,说明没有平衡摩擦力或平衡的不够,故C错误;
故选:B
考查方向
误差分析
解题思路
从理论上指导分析误差来源
易错点
误差分析
正确答案
系统误差(2分); (2分)
解析
考查方向
误差的计算,整体法与隔离法
解题思路
误差的计算,整体法与隔离法
易错点
整体法与隔离法
22.有下面三个高中物理课本力学实验:A.验证牛顿第二定律;B.探究合外力做功与动能变化的关系;C.验证机械能守恒定律。在这三个实验中:(选填前面的字母)
(1)需要平衡摩擦力的是______。
(2)需要使用天平测量物体质量的是_______ 。
(3)需要使用打点计时器的是_______。
正确答案
(1)AB (2) A (3)ABC
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
22. 某同学用图(a)所示的实验装置验证牛顿第二定律:
(1)通过实验得到如图(b)所示的a—F图象,造成这一结果的原因是:在平衡摩擦力时木板与水平桌面的倾角 ( )(填“偏大”或“偏小”)。
(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验,为了便于探究、减小误差,应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足( ) 的条件
(3)该同学得到如图(c)所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50Hz. A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个计数点,两计数点之间还有四个点未画出。由此可算出小车的加速度a = ( )m/s2
(保留两位有效数字)。
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
22.用下图所示的实验装置来验证牛顿第二定律
(1)为消除摩擦力的影响,实验前平衡摩擦力的具体操作为:取下______并把纸袋穿过打点计时器的限位孔,把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节,直到轻推小车后,小车能沿木板做匀速直线运动。
(2)某次实验测得的数据如下表所示。根据这些数据在坐标图中描点并作出图线
(3)从图线求得合力大小为_______N(计算结果保留两位有效数字)。
正确答案
(1)砂桶
(2) 图象
(3)0.28-0.32N
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
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