高中物理实验基础与实战：4.验证牛顿第二定律+Word版含答案

1、公众号：髙中资料共享免费分享500OG学习资料验证牛顿翁第定律【实验目的.原理】验证牛顿第二泄律，即保持物体质量不变，验证物体的加速度是否与所受外力成正比:保持物体所受外力不变，验证物体的加速度是否与其质量成反比。实验原理图如图4一1所示，实验中认为物体m的重力的大小等于小车M受到的拉力， 即小车受到的合力。实际上小车要受到摩擦力。即便不考虑摩擦力，系统的加速度也应该为 U =小车受到的拉力为T = mg-o所以实验中若认为物体In重力的大小m + MM + m等于小车受到的拉力大小（也是合力大小），前提是：1. :2. 。【实验器材】小车，祛码，小桶，砂，细线，附有左滑轮的长木板，垫木，低压

2、交流电源，导线两 根，纸带，米尺。实验中除了上述器材外，需要的器材还有：O【实验内容】1. 用天平测出小车和小桶的质量必和处。3. 把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点讣时器在纸带 上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。4. 保持小车的质量不变，多次改变砂的质疑加重复步骤3。并算出每条纸带对应的加 速度的值，填入表4一3中。5用纵坐标表示加速度a,横坐标表示作用力尺即砂和桶的总重力(硏血)g作出&一尸图象，验证加速度与合外力的关系。贴坐标纸.=kg ZnFkg 表 4 3序号砂的质量a/s砂和桶的总重力(ZZH- z¾) /N加速度 a/in S

3、12345结论1： 6保持砂和小桶的质量不变，多次在小车上加放舷码以改变小车的总质量M重复步骤3,求岀相应的加速度填入表4一4中，用纵坐标表示加速度横坐标表示小车和车内磁码总质量的倒数存描出相应的点并作图线，以验证加速度与质量的关系。贴坐标纸ZZrl- kg表 44序号小车的总质疑.×kg加速度3 S 12345结论2： 【问题与讨论】1. 砂和小桶的总质疑要远远小于小车和舷码的总质量。为什么？2. 如何平衡摩擦力？3. a-F图彖与Q丄图线的斜率的物理意义是什么？M注意事项(1) 在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而塑起的位置要恰 当.在位置确左以后，不能再更换

4、倾角：平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带，且接通电 源.(2) 改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再 放小车(3) 作图象时，要使尽可能多的点在所作的直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布 在所作直线的两侧，个別误差较大的点应舍去.数据处理及误差分析(1) 该实验原理中7=昭丄，可见在每次实验中均要求於加，只有这样，才能使牵 引小车的牵引力近似等于砂及小桶的重力.(2) 在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形成的倾角既不能太大也不能 太小，同时每次改变“时，不再重复平衡摩擦力.(3) 在验证a与"的关系时，作图时应将横轴用试示，这样才能使

5、图象更直观.【基础练习】1. 在验证牛顿第二泄律的实验中，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力只用打 点汁时器测出小车的加速度a,得出若干组尸和a的数据。然后根据测得的数据作出如图4 一5所示的aF图线。某同学根据所得的图线既不过原点，又不是直线，原因是A. 没有平衡摩擦力，且小车质量较大B. 平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大C. 平衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大D. 平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质疑较大图4-52、某同学在做“物体所受外力不变，验证物体的加速度是否与苴质量成反比”的实验时,得到表4一6中的数据：(1) 在坐标纸上用图象处理这些数据，以

6、验证实验结论。(2) 根据作岀的图象，可以求得小车受到的外力为1表4一6物体的质量kg物体的加速度a/m. Sr0. 200. 600. 300.400. 400. 290. 500. 250. 600. 20【实战提升】1. (2012安徽卷).【题号：3200001455 (18分)I . (10分)图1为“验证牛顿第二迫 律”的实验装巻示意图。砂和砂桶的总质量为川，小车和琏码的总质量为M。实验中用砂 和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。(1)试验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调巧长木板一滑轮的高度,使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是A. 将长木板

7、水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点讣时器通电，调节加 的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂 桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。C. 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是 否做匀速运动。（2）实验中要进行质量加和M的选取，以下最合理的一组是A. M=200g,加二IOg、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gB. M =200 g 9 In =20 g X 40 g、60 g、

8、80 g、IOo g、120 gC. M =400 g 9 加二IOg、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gD. M =400 g , In =20 g 40 g、60 g、80 g、IoO g、12Og（3）图2是试验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的汁数点, 相邻的两个汁数点之间还有四个点未画出。量岀相邻的计数点之间的距离分别为5 =4. 22 cm、SHe =4. 65 cm、JCD =5. 08cm、%5.49 cm、 =5.91 cm、'FG二6. 34 Cm。已知打点计时器的工作效率为50 Hz, 则小车的加速度d二s2 （结果保留2位有效

9、数字）。2. （2012 山东卷）.【题号：3200001413 （13 分）（1）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻汁数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50Hz°单位:CIn 通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点和之间某时刻开始减速。 计数点5对应的速度大小为s,计数点6对应的速度大小为rn/so （保留三位有效数字）。 物块减速运动过程中加速度的大小为Fms若用土來汁算物块与桌面间的动摩g擦因数（g

10、为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值（填“偏大”或“偏小”）,3. （2012全国理综）【题号：3200001377 （11分）图1为验证牛顿第二定律的实验装程示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源, 打点的时间间隔用At表示。在小车质戢未知的情况下，某同学设汁了一种方法用来研究“在外力一上的条件下，物体的加速度与其质量间的关系” O完成F列实验步骤中的填空: 平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打岀一系列的点。 按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块.在小车中放入祛码。 打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中磁码的质量 按住小车，改变小车中磁码的质L重复步骤。 在每条纸带上淸晰的部分，没5个间隔标注一个讣数点。测量相邻计数点的间距s1, s：,。 求出与不同m相对应的加速度ac 以祛码的质量In为横坐标丄为纵坐标，在坐标纸上做出丄-m关系图线。若加速度与小车aa和確码的总质量成反比，则丄与m处应成关系(填“线性”或“非线性” )oa(2)完成下列填空：(i) 本实验中，为了保证在改变小车中磁码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质疑之和