验证牛顿第二定律实验

1、1 / 14验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律15.15.（0909江苏物理江苏物理1111） （10 分） “探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为 0.02s.从比较清晰的点起，每 5 个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度 a=_m/s2.（结果保留两位有效数字）（2）平衡摩擦力后，将 5 个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，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。小车的加速度 a 与砝码盘中砝码总重力 F 的实验数据如下表：砝码盘中砝码

2、总重力 F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度 a（ms-2）0.691.181.662.182.70请根据实验数据作出 a-F 的关系图像.（3）根据提供的试验数据作出的a-F 图线不通过原点，请说明主要原因。答案： (1) 0.16 (0.15 也算对) ；（2） （见图） ；（3）未计入砝码盘的重力。解析解析：（1）处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式2atx ，关键弄清公式中各个量的物理意义，x为连续相等时间内的位移差，t 为连需相等的时间间隔，如果每 5 个点取一个点，则连续两点的时间间隔为 t=0.1s，x（3.68-3.52）210m，带入

3、可得加速度a=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度a=0.15m/s2.（2）根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，使图线倾斜程度太小也不能太大，以与水平方向夹角 45左右为宜。由此确定F 的范围从 0 设置到 1N 较合适，而 a 则从 0 到 3m/s2较合适。设好刻度，根据数据确定个点的位置，将个点用一条直线连起来，延长交与坐标轴某一点。如图所示。（3）处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义，能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。与纵坐标相交而不过原点，该交点说明当不挂砝码时，小车仍由加速度，即绳对小车仍有拉力，从此拉力的来源考虑

4、很容易得到答案，是因为砝码盘的重力，而在（2）问的图表中只给出了砝码的总重力，而没有考虑砝码盘的重力。6.（07 年海南卷）年海南卷）现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图） 、小车、计时器一个、米尺。填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：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，记下所用的时间 t。用米尺测量 A1与 A2之间的距离 s，则小车的加速度 a 。用米尺测量 A1相对于 A2的高度 h。设小车所受重力为 mg，则小车所受的合外力F 。改变 ，重复上述测量

5、。以 h 为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线，则可验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时 A1点相对于斜面底端 A2的高度 h0。进行中的各项测量。计算与作图时用（hh0）代替 h。对此方案有以下几种评论意见：A方案正确可行。B方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。C方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关。其中合理的意见是 。答案：22st hmgs斜面倾角（或填 h 的

6、数值）C4.（汕头金山中学（汕头金山中学 2008-2009 学年第一学期高三期中考试）学年第一学期高三期中考试）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 （保留三位有效数字）（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量 m，分别得到小车加速度 a 与质量 m 及对应的，数据如下表：m1实验次数12345678小车加速度 a/ms20.633 0.572 0.497 0

7、.418 0.332 0.250 0.167 0.101小车质量 m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67小车质量倒数1/1kgm4.003.453.032.502.001.411.000.60请在方格坐标纸中画出图线， ma1并从图线求出小车加速度 a 与质量倒数m1之间的关系式是 （3）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 的变化图线如图所示。该图线不通过原点，其主要原因是_ 答案答案：(1)0.510 (2)略 (3)没有平衡摩擦力12.（湖北省武汉市部分学校（湖北省武汉市部分学校 2008 届新高三起点调研

8、）届新高三起点调研）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。表 1 表 2a(ms2)1.02.04.06.08.1F（N）0.51.02.03.04.0（1）分别画出 a F 图象和 a1/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 答案：（1）如图所示a(ms2)1.02.02.73.04.0)(11kgM0.250.500.690.801.0（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

9、反比13.（海门市（海门市 2008 届第一次诊断性考试）届第一次诊断性考试） （）将打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图所示是打出的纸带的一段当电源频率为 50 Hz 时，每隔 0.1 s 取一个计数点，它们是图中 a、b、c、d、e、f 等点，这段时间内加速度的平均值是_(取两位有效数字)若电源频率高于 50Hz，但计算仍按 50Hz 计算，其加速度数值将_ (填“偏大”、 偏小或“相同”)（）为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，除需要测出小车的质量 m 外，还需要测量的物理量是_，用测得的量及加速度a 表示的阻力的计算式为 f=_答案：(1)0.8

10、m/s2 (0.80.82 范围均正确) 偏小(2) 斜面的高 h 与斜面的长 L（或斜面的倾角 ）hmgmaL23.（上海市嘉定区（上海市嘉定区 2008 年年 4 月模拟）月模拟）某探究性学习小组欲探究光滑斜面上物体下有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。（1）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

11、记录了数据如右表所示：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，求出倾角的正弦值 sinh/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下，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_。（2）该实验小组所采用的探究方法是_。答案：（1）a，不改变，9.81

12、，agsin， （2）控制变量法2Lt224.（苏州市（苏州市 2008 届期终考试）届期终考试）某同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，打点计时器所用电源的频率是 50Hz，在实验中得到一条点迹清晰的纸带，他把某一点记作，再选依次相邻的 6 个点作为测量点，分别标以A、B、C、D、E和F，如下图所示如果测得C、D两点相距 2.70cm，D、E两点相距 2.90cm，则在打D点时小车的速度是 该同学分别算出打各点时小车的速度，然后根据数据在vt坐标系中秒点(如图所示)，由此可求得小车的加速度a ms2(2)通过对加速度的分析，我们知道，影响物体加速度的因素是它受到的力及它的质量为了探

13、究加速度与力、质量的定量关系，简要说明设计实验时如何应用控制变量法: 为了研究加速度与力的关系，某同学进行了以下实验：把两辆相同的小车并排放在光滑水平长木板上，用不同的水平拉力F1、F2牵引两辆小车，让它们同时由静止开始做匀加速直线运动，一段时间后通过拴在两小车后的细线使小车同时停止运动，测量出小车的运动位移S1、S2.该同学认为这样就可以找出加速度与力的关系a /ms-2 5 4 3 2 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5sin t/(10-2-2 s)21.001.101.201.301.401.501.604 6 8 1012ov/(ms-1-1)你认为该同学的想法是否正确?

14、请说明理由 _ _ _答案：1.40（2 分） 5.00（2 分）（2）保持小车受力不变，改变小车质量（1 分） 研究小车加速度与小车质量的关系(1 分) 保持小车质量不变，改变小车所受的力（1 分） 研究小车加速度与小车受力的关系(1 分)这个实验方案是可行的（1 分） 根据匀变速直线运动的位移公式，s=1/2at2，运动时间相同，物体运动的位移与物体运动的加速度成正比（1 分） 可以把研究a与F的关系，转化为研究s与F的关系 (1 分)4 420102010江苏物理江苏物理1111 为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装

15、置（如图所示） 。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 （选填“之前”或“之后” ）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间 t 与速度 v 的数据如下表：请根据实验数据作出小车的 v-t 图像。（3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据 v-t 图象简要阐述理由。答案：答案：1212山东省实验中学山东省实验中学 20102010 届第一次诊断性测试届第一次诊断性测试在“研究

16、匀变速直线运动”的实验中所使用的电源是 50HZ的交流电，某同学打好三条纸带，选取其中最好的一条，其中一段如图所示。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。根据纸带可计算出各计数点的瞬时速度，则 VB=_ m/s,并计算纸带所对应小车的加速度 a= m/s2（本题结果均要求保留三位有效数字）答案：答案：0.877m/s-2 分 3.51m/s2-2 分1515江苏省扬州中学江苏省扬州中学 20102010 届高三综合练习届高三综合练习在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了 A、B、C、D、E、F 等 6 个计数点（每相

17、邻两个计数点间还有 4 个打点计时器打下的点，本图中没有画出）打点计时器接的49.10EcmDCBA31.6017.547.000是 220V、50Hz 的交变电流他把一把毫米刻度尺放在纸带上，其零刻度和计数点 A 对齐（下述第（1） 、 （2） 、 （3）小题结果均保留两位有效数字）（1）由以上数据计算打点计时器在打 C 点时，物体的即时速度 vC是_m/s；（2）计算该物体的加速度 a 为_m/s2；（3）纸带上的 A 点所对应的物体的即时速度 vA=_m/s； （4）如果当时电网中交变电流的频率是 f=49Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_

18、（填“大”或“小” ） 答案：答案：（1）0.16；（2）0.42-0.44；（3）0.070-0.080；（4）大3030江苏省马塘中学江苏省马塘中学 20102010 届高三阶段测试届高三阶段测试(1)某同学通过以下步骤测出了从一定高度落下的排球对地面的冲击力：将一张白纸铺在水平地面上，把排球在水里弄湿，然后让排球从规定的高度自由落下，并在白纸上留下球的水印。再将印有水印的白纸铺在台秤上，将球放在纸上的水印中心，缓慢地向下压球，使排球与纸接触部分逐渐发生形变直至刚好遮住水印，记下此时台秤的示数即为冲击力的最大值。下列物理学习或研究中用到的方法与该同学的方法相同的是( )A建立“合力与分力”

19、的概念 B建立“点电荷”的概念C建立“瞬时速度”的概念 D研究加速度与合力、质量的关系(2)在“探究”加速度与力、质量的关系的实验中，采用如图 A 所示的实验装置，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，小车的加速度可由小车后拖动的纸 带由打点计时器打出的点计算出当 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盘和盘中砝码的重力一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度采用图象法处理数据为了比较容易地检查出加速度 a 与质量 M 的关系，应该做 a 与_的图象如图 B 所示为甲同学根

20、据测量数据作出的 aF 图象，说明实验存在的问题是 乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的 a-F 图象如图 C 所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同_ 答案：答案：A27广东省凤凰中学广东省凤凰中学 2010 届高三摸底考试届高三摸底考试某实验小组采用图示的装置探究“恒力拉动下小车的运动情况” ，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点针时器工作频率为 50 Hz（1）实验的部分步骤如下，请将步骤补充完整：在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；将小车停在打点计时器附近， ， ，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上

21、打下一系列点，断开开关，取下纸带。改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复的操作。（2）下图是钩码质量为 0.03 kg，砝码质量为 0.02 kg 时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点 0及 A、B、C、D 和 E 五个计数点，通过数据处理可获得各计数点对应时刻小车的瞬时速度 v,右表是纸带的测量结果（填补表格空白位置）（3）由纸带和测量数据不难看出，纸带的 （“左”或“右” ）端是系小车的。答案：（1）接通电源 ； 释放小车（2）1.51，5.06（无估读不给分） ；0.49（3）左1919. 山东省育才中学山东省育才中学 20102010 届高三届高三 9 9 月月考月月考(1)某同学

22、要进行探究小车速度随时间变化的规律实验，请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横线上(填编号)：打点计时器 天平 低压交流电源 低压直流电源 细绳和纸带 钩码和小车 秒表 一端有滑轮的长木板 刻度尺(2)某同学利用打点计时器所记录的纸带来研究做匀变速直线运动小车的运动情况，实验中获得一条纸带，如图所示，其中两相邻计数点间有四个点未画出。已知所用电源的频率为 50HZ，则打A点时小车运动的速度vA=_m/s，小车运动的加速度a=_m/s2。 （结果要求保留三位有效数字）答案答案：（1） ， （2） 0337 0.393-1818江苏省马塘中学江苏省马塘中学 20102010 届高

23、三阶段测试届高三阶段测试(1)图甲为“探究求合力的方法”的实验装置下列说法中正确的是 A.在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化测量点S/cmv/(ms-1)0-0.35A0.40B-0.45CD-0.54E-0.60OABCD3.186.7410.6915.05(单位：cm)B.弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下C.F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程D.为减小测量误差，F1、F2方向间夹角应为 90弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为_ _N.(2)（6 分）在测定匀变速直线运动加速度的实验中，选定一条纸带如图所示，从 0 点开始，每 5 个点取一个计数点的纸带，其中 0、1、2、3、4、5、6 都为记数点。测得：x1=1.40cm，x2=1.90cm，x3=2.38cm，x4=2.88cm，x5=3.39cm，x6=3.87cm。 在计时器打出点 4 时，小车的速度分别为：v4 = cm/s，加速度 a = cm/s2。如果当时电网中交变电流的频率是 f=51Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_ _（选填：偏大、偏小或不变