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研究牛頓第二定律規律實驗裝置

發布時間:2022-01-07 09:18:28

『壹』 某同學做「驗證牛頓第二定律」的實驗,實驗裝置如圖所示.採用控制變數法研究加速度與合力的關系時,根據

研究加速度與力的關系實驗中,在實驗前要平衡摩擦力,如果不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,則a-F圖象在F軸上有截距;如果平衡摩擦力時,木板傾角太大,平衡過度,則a-F圖象在a軸上有截距.
只有當小車質量遠大於鉤碼質量時才可近似認為小車受到的拉力等於鉤碼的重力,如果鉤碼質量太大,小車受到的拉力明顯小於鉤碼重力,a-F圖象不是直線,要發生彎曲.
故答案為:(1)平衡摩擦力時,木板傾角太大,平衡過度;(2)增大合力時,最後的數據測量中,配重的質量增加太多.

『貳』 探究「牛頓第二定律」時,某小組設計雙車位移比較法來探究加速度與力的關系。實驗裝置如下圖所示,將兩平

(1) ;②控制兩車同時運動和同時停止;調整兩木板平衡摩擦力(或使砝碼盤和砝碼的總質量遠小於小車的質量等);

『叄』 (1)(5分)如下左圖,是研究牛頓第二定律的實驗裝置,要求用該裝置測定重力加速度g。(已平衡摩擦力)

①(S2-2S1)/T2 或 (S3+S1-2S2)/T2或(S3-S2-S1)/2T2
②小車的質量M沙桶質量m(M+m)a/m

『肆』 小華所在的實驗小組利用如圖所示的實驗裝置探究牛頓第二定律,打點計時器使用的交流電頻率f=50Hz,當地的

(1)在實驗前必須進行平衡摩擦力,其步驟如下:取下細線和砂桶,把木板不帶滑內輪的一端適當墊高並反復調容節,直到輕推小車,使小車恰好做勻速直線運動,這樣小車所受的摩擦力與小車沿斜面向下的重力的分力平衡.
(2)利用勻變速直線運動的推論可知:B點的瞬時速度等於AC間的平均速度,則有:
vB=

s1+s2
2T
=
2.02+4.00
2×0.1
×10?2≈0.300m/s;
(3)應用描點法畫出圖象如下所示,由圖象可知,a-
1
M
圖象過原點,合外力等於圖象的斜率,大小為 F=
1.2
4
N=0.30N

故答案為:
(1)勻速直線;
(2)0.300;
(3)圖象如圖所示,0.30.

『伍』 (I)某同學在實驗室用如圖所示的裝置來研究牛頓第二定律. (1)如圖甲,①調整長木板傾斜時時沙桶是否

(1)①調整長木板傾斜時沙桶不能懸掛;正確的調整應是:在不懸掛沙筒時,給小車一個初速度,小車能夠帶動紙帶勻速下滑.
②設砂和砂桶的總質量為m,小車的質量為M,則小車在運動過程中根據牛頓第二定律得:
對於小車:F=Ma
對於砂和砂桶:mg-F=ma;
解得:F=
Mmg
m+M
=
mg
1+
m
M

所以滿足m<<M的條件下,小車在運動過程中受到的合外力近似等於砂和砂桶的總重力,能減小該實驗的系統誤差.
(2)由於在A於B之間和B與C之間還有4個點沒有標出,所以兩個計數點之間的時間間隔是T=5t,根據導出公式:△x=aT 2 得:
a=
△x
T 2
=
.
OC
-
.
OA
T 2
=
62.00-42.05
(5×0.02 ) 2
×1 0 -2 m/ s 2 =0.95m/ s 2 ;
(3)由(1)的方向知,F=
Mmg
m+M
=
mg
1+
m
M
,根據牛頓第二定律得: a=
F
M
=
mg
m+M
當m的質量較大時,a-m的圖線將向下彎曲.故圖C正確.
故答案為:(1)①否 小車拉著紙帶作勻速直線運動②M>>m(2)0.95(3)C.

『陸』 如圖1所示是研究牛頓第二定律的實驗裝置.長木板固定在水平桌面上,打點計時器固定在長木板上,紙帶穿過

(1)小車運動時受到重力、支持力、阻力與兩個繩子上的拉力,阻力與重力沿斜面向下的分力平衡,所以小車受到的合外力等於拉力的2倍,即2F.
(2)小車在斜面上做加速運動,aT2=△x①,由於是研究質量不變時加速度與合外力的關系,看F∝a是否成立,所以不需要測量小車的質量;同時,公式①與斜面的長度以及紗筒的質量均無關.故也不需要測量,①公式與小車的位移有關,需要測量紙帶上計數點間的距離.故D正確.
故選:D
(3)該實驗中使用力感測器來測量力,所以對紗筒與小車的質量關系沒有要求,測量的結果應該是過原點的直線.故乙正確.
故答案為:(1)2F;(2)D;(3)乙

『柒』 如圖甲所示為為「驗證牛頓第二定律」的實驗裝置示意圖.某同學用此實驗裝置研究物體加速度和合外力的關系

①平衡摩擦力的標准為小車可以勻速運動,打點計時器打出的紙帶點跡間隔均勻.
設小車的質專量為M,砝碼和砝碼盤屬的質量為m,設繩子上拉力為F,
以整體為研究對象有mg=(m+M)a
解得a=

mg
M+m

以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma=
M
M+m
mg
顯然要有F=mg必有m+M=M,故有M>>m,即只有M>>m時才可以認為繩對小車的拉力大小等於砝碼和砝碼盤的重力.所以為了保證在改變小車中砝碼的質量時,小車所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質量之和應該遠小於小車和砝碼的總質量.
②研究物體加速度和合外力的關系時,應保證小車質量不變;
③a、由圖線OA段可知,a與F的圖線是傾斜的直線,可知質量一定的情況下,加速度與合外力成正比.
b、因為圖線的斜率表示物體的質量,AB段明顯偏離直線,此時小車的質量不再遠大於鉤碼的質量,斜率為鉤碼和小車總質量的倒數.
故選:C
故答案為:①間距相等;砝碼及砝碼盤的總質量遠小於小車的質量;②小車的質量;③a.當小車質量不變時,小車的加速度與合外力成正比;b.C

『捌』 ①圖1所示示為探究牛頓第二定律的實驗裝置,該裝置由氣墊導軌、兩個光電門、滑塊和沙桶等組成.光電門可

①A、光電門可以測出滑塊分別通過兩個光電門的瞬時速度,導軌標尺可以測出兩個光電門間的距離,運用勻變速直線運動的公式求解加速度.故A正確.
B、用該裝置驗證牛頓第二定律時,要保證拉力近似等於沙桶的重力,必須滿足M≥m,故B正確.
C、該裝置中滑塊所受的合力不是重力,所以機械能不守恆,不可以用該裝置驗證機械能守恆定律,故C錯誤.
D、用該裝置光電門可以測出滑塊分別通過兩個光電門的瞬時速度,滿足M≥m,滑塊的合力就近似等於沙桶的重力,導軌標尺可以測出兩個光電門間的距離,這樣就可以求出拉力做功,可以驗證動能定理.故D錯誤.
故選AB.
②根據牛頓第二定律可知mg=(m+M)a則a=

mg
m+M
,故在M一定的情況下,
當m<<M時繩子拉力T=
M
M+m
mg=mg,故小車的加速度a=
mg
M
,所以a-F關系圖線是一條直線,a-
1
M
關系圖線是一條直線,但隨桶和砂子的質量m增大,繩子拉力T=
M
M+m
mg≠mg,a-F關系圖線不再是正比例函數圖線,當m>>M時,物體的加速度等於g,故隨m的增大物體的a-F,a-
1
M
關系圖象偏離直線.故AB段明顯偏離直線,且圖象不過坐標原點,造成這些誤差的主要原因是所掛桶和砂子的總質量太大不再滿足m<<M.故選AC.
故答案為:①AB;②AC

『玖』 關於「用DIS探究牛頓第二定律」的實驗(1)如圖1是本實驗的裝置圖,圖中①是位移感測器的______部分,②

(1)發射器固定在小車上,接收器應該固定在軌道上.
所以圖中①是位移專感測器的發射器部分,②屬是位移感測器的接收器部分.
本實驗通過控制變數法研究加速度與力、質量的關系,所以
通過改變懸掛鉤碼的個數來改變對小車的拉力,通過在小車上加配重片來改變小車的質量.
(2)從上圖中發現直線沒過原點,當F≠0時,a=0.也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0處於靜止,說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢.該組同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟.
所以造成圖中直線不過坐標原點的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.
a=

F?f
m

a-F圖線的斜率的倒數即物體的質量,
所以m=
1
k
=0.77kg
故答案為:(1)發射器、接收器、改變懸掛鉤碼的個數、在小車上加配重片.
(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足、約0.77.

『拾』 在「用DIS探究牛頓第二定律」的實驗中(1)如圖(左)是本實驗的裝置圖,實驗採用分體式位移感測器,其發

(1)發射器固定在小車上,接收器應該固定在軌道上.
所以其發射部分是圖中的①,與數據採集器連接的是②部分.
(2)a=

F?f
m

a-F圖線的斜率的倒數即物體的質量,
所以m=
1
k
=0.77kg
故答案為:(1)①,②
(2)m=0.77kg

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