在“验证牛顿第二定律”实验中为什么要求M--m

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2021届高考物理必考实验四：验证牛顿第二定律【含答案】

2021届高考物理必考实验四：验证牛顿第二定律1.实验原理(1)保持质量不变,探究加速度与合力的关系。

(2)保持合力不变,探究加速度与质量的关系。

(3)作出a-F图象和a-图象,确定其关系。

2.实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。

3.实验步骤(1)测量:用天平测量小盘和砝码的质量m',小车的质量m。

(2)安装:按照如图所示的装置把实验器材安装好,但是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(不给小车牵引力)。

(3)平衡摩擦力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能匀速下滑。

(4)操作:①小盘通过细绳绕过定滑轮系在小车上,先接通电源,后放开小车,打点结束后先断开电源,再取下纸带。

②保持小车的质量m不变,改变小盘和砝码的质量m',重复步骤①。

③在每条纸带上选取一段比较理想的部分,测加速度a。

④描点作图,以m'g作为拉力F,作出a-F图象。

⑤保持小盘和砝码的质量m'不变,改变小车质量m,重复步骤①和③,作出a-图象。

4.数据分析(1)利用Δx=aT2及逐差法求a。

(2)以a为纵坐标,F为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比。

(3)以a为纵坐标,为横坐标,描点、连线,如果该线为过原点的直线,就能判定a与m成反比。

5.注意事项(1)平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。

在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。

(2)不重复平衡摩擦力。

(3)实验条件:m≫m'。

(4)“一先一后一按”:改变拉力或小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。

【最新高考真题解析】1.（2020年北京卷）在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：（1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图1所示装置进行对比实验。

高考物理二轮复习训练10 力学实验中常考的3个问题

训练10 力学实验中常考的3个问题1．读出图10－16甲、乙中给出的螺旋测微器和游标卡尺的示数，螺旋测微器的示数为________mm ，游标卡尺的示数为________cm.图10－162．(2012·济南模拟)在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m ＝200 g 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图10－17所示．O 为纸带下落的起始点，A 、B 、C 为纸带上选取的三个连续点．已知打点计时器每隔T ＝0.02 s 打一个点，当地的重力加速度为g ＝9.8 m/s 2，那么图10－17(1)计算B 点瞬时速度时，甲同学用v 2B ＝2gs OB ，乙同学用v B ＝s AC2T .其中所选择方法正确的是________(填“甲”或“乙”)同学．(2)同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为________m/s 2，从而计算出阻力f ＝________N. (3)若同学丁不慎将上述纸带从OA 之间扯断，他仅利用A 点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的？________.(填“能”或“不能”)3．(2012·安徽卷，21·Ⅰ)图10－18为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图．砂和砂桶的总质量为m ，小车和砝码的总质量为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)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是( )．图10－18A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m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m和M的选取，以下最合理的一组是( )．A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gB．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gC．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gD．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)图10－19是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，量出相邻的计数点之间的距离分别为：s AB ＝4.22 cm、s BC＝4.65 cm、s CD＝5.08 cm、s DE＝5.49 cm，s EF＝5.91 cm，s FG＝6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度大小a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)．图10－194．某探究小组利用如图10－20甲所示装置探究平抛运动中机械能是否守恒．在斜槽轨道的末端安装一个光电门B，调节激光束与球心等高，斜槽末端水平．地面上依次铺有白纸、复写纸，让小球从斜槽上固定位置A点无初速释放，通过光电门后落在地面的复写纸上，在白纸上留下打击印．重复实验多次，测得小球通过光电门的平均时间为2.50×10－3 s．计算保留三位有效数字．(1)用游标卡尺测得小球直径如图乙所示，则小球直径为d＝________cm，由此可知小球通过光电门的速度v B＝________m/s；(2)实验测得轨道离地面的高度h＝0.441 m，小球的平均落点P到轨道末端正下方O点的距离x＝0.591 m，则由平抛运动计算小球的平抛初速度v0＝________m/s；(3)实验只要满足________≈________，就可以认为，在误差允许范围内，平抛运动中机械能是守恒的．图10－20图10－215．在“验证力的平行四边形定则”实验中，将橡皮条的一端固定在竖直放置的木板上，另一端系上两根细绳OA、OB，O为两细绳与橡皮条的结点，细绳OA跨过钉在木板上的光滑的钉子C，下端挂重力已知的钩码，细绳OB用一个弹簧测力计钩住，如图10－21所示，可以通过改变钩码的个数和弹簧测力计的拉力调整橡皮条与两细绳的结点O的位置．(1)(多选)某同学认为在此过程中必须注意以下几项，其中正确的是________．A．两细绳的夹角必须成90°，以便于算出两细绳的合力B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行D．只用弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时结点O到达的位置应与用钩码、弹簧测力计同时拉时相同(2)(多选)图中OC与橡皮条延长线的夹角为α，细绳OB与橡皮条延长线的夹角为β，且α＋β>90°，下列操作正确的是________．A．增加钩码个数后，为使结点位置不变，应减小β，同时减小弹簧测力计的拉力B．增加钩码个数后，为使结点位置不变，应增大β，同时增大弹簧测力计的拉力C．保持钩码个数不变，将钉子向左移动一些，为使结点位置不变，应增大β，同时增大弹簧测力计的拉力D．保持钩码个数不变，将钉子向左移动一些，为使结点位置不变，应减小β，同时增大弹簧测力计的拉力6．在科学探究活动中，对实验数据进行分析归纳得出结论是非常重要的环节．为探究物体做直线运动过程中x随t变化的规律，某实验小组经过实验和计算得到表中的实验数据.图10－22现根据表格数据，请你在如图10－22所示的坐标系中，纵、横轴分别选择合适的物理量和标度作出关系图线．同时请你根据图线，分析得出物体从A―→B的过程中x随t2变化的关系式是_______________________________________________________.7．(2012·泰兴)如图10－23为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L ＝48.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率．图10－23(1)实验主要步骤如下：①将拉力传感器固定在小车上；②平衡摩擦力，让小车做________运动；④接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率v A、v B；⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作．(2)下表中记录了实验测得的几组数据，v2B－v2A是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a＝________.请将表中第3次的实验数据填写完整．(3)由表中数据，在图10－24中坐标纸上作出a－F关系图线．图10－24(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线)，造成上述偏差的原因是______________________________.参考答案1．解析本题考查螺旋测微器与游标卡尺的读数．螺旋测微器固定刻度部分读数为5.0 mm，可动刻度部分读数为0.485 mm，故读数为5.485 mm；游标卡尺主尺读数为41 mm，游标尺读数为0.20 mm，所以游标卡尺读数为41.20 mm＝4.120 cm.答案 5.485 4.1202．解析本题考查验证机械能守恒定律的实验．(1)由于纸带与限位孔之间有摩擦，故重物下落时的加速度小于重力加速度，利用v B＝s AC 2T计算B点瞬时速度的方法正确．(2)根据y BC－y AB＝aT2可得a＝9.5 m/s2，由牛顿第二定律可得mg－f＝ma，解得f＝0.06N.(3)根据ΔE p＝ΔE k即重物重力势能的减少量等于其动能的增加量可知，能实现验证机械能守恒定律的目的．答案(1)乙(2)9.5 0.06 (3)能3．解析(1)在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了使细线对小车的拉力大小等于小车所受的合外力，则需要平衡摩擦力，并使细线与长木板平行．平衡摩擦力的方法是只让小车牵引纸带(撤去砂及砂桶)，纸带穿过打点计时器，并垫高长木板不带滑轮的一端，打点计时器接通电源工作．如果打出纸带上的点迹分布均匀，则说明小车做匀速运动．故选项B 正确，选项A 、C 错误．(2)在“验证牛顿第二定律”的实验中，为使细线对小车的拉力大小等于砂及砂桶的总重力，则M ≫m ，且尽可能地多做几组．故选项C 最合理． (3)根据题意，相邻计数点间的时间间隔为T ＝0.1 s ，根据Δs ＝aT 2，得，s DE －s AB ＝3a 1T 2 s EF －s BC ＝3a 2T 2 s FG －s CD ＝3a 3T 2所以小车的加速度a ＝a 1＋a 2＋a 33＝s DE ＋s EF ＋s FG －s AB ＋s BC ＋s CD 9T2＝0.42 m/s 2.答案 (1)B (2)C (3)0.424．解析以斜槽末端为重力势能的零点，则小球平抛的初动能就等于小球运动时的机械能，也就等于小球落地时的机械能(认为是守恒的)，因此以平抛运动计算得到的初动能(初速度)如果近似等于用光电门测得初动能(初速度)，则可认为此过程机械能守恒．(1)d ＝0.50 cm ；v B ＝d t ＝0.005 02.50×10－3m/s ＝2.00 m/s ；(2)由平抛运动得x ＝v 0t ，h ＝12gt 2，解得v 0＝xg2h＝1.97 m/s 答案 (1)0.50 2.00 (2)1.97 (3)势能减少量动能增加量 5．解析 (1)两细绳的拉力大小是用作图法求得的不是计算出来的，两细绳的夹角没有必要成90°，同时，橡皮条也没有必要与两绳夹角的平分线在同一直线上，选项A 、B 均错误；弹簧测力计与木板平面平行是为了保证所有力在同一平面内，选项C 正确；两次拉动的结果都是使橡皮条伸长到O 点，作用效果相同，选项D 正确． (2)O 点受到细绳OA 的拉力F 1、细绳OB 的拉力F 2和橡皮条的拉力F 3的作用三力平衡，则F 1与F 2的合力F 3′＝F 3，方向与F 3的方向相反．如图甲所示，增加钩码的个数时，细绳OA 的拉力由F 1变化为F 1′，但F 1与F 2的合力F 3′，不变，弹簧测力计的拉力应由F 2增大为F 2′，同时β增大，选项A 错误、B 正确；如图乙所示，保持钩码的个数不变，将钉子向左移动一些，细绳OA 的拉力大小不变，方向由F 1的方向变化为F 1′的方向，合力F 3′不变，细绳OB 的拉力应由F 2增大为F 2′，同时β减小，选项C 错误、D 正确．答案 (1)CD (2)BD6．解析建立以x 为纵轴，t 2为横轴的图象如图所示，图线是一条过原点的直线，所以x 与t 2成正比．所以x ＝kt 2，再由图线上的点可求出k ＝0.322.答案图见解析图x ＝0.322 t 27．解析 (1)判断摩擦力是否平衡，要根据小车不受拉力作用时，沿长木板能否做匀速直线运动．(2)小车在拉力作用下做匀变速直线运动，由匀变速直线运动的规律可得：a ＝v 2B －v 2A2L.小车在不同拉力作用下均做匀变速直线运动，由v 2B －v 2A 与a 成正比可得：a ＝2.40 m/s 2.(3)根据表中a 与F 的数据描点，发现各点基本处于同一条直线上，通过各点作直线即可．(4)没有完全平衡摩擦力．当没有完全平衡摩擦力时，由F －f ＝ma 得：a ＝1m F －fm，a －F图线交于F 轴的正半轴．v2B－v2A 2L 2.40 (3)如图所示(4)没有完全平衡摩擦力答案(1)匀速直线(2)。

牛顿第二定律的验证实验

牛顿第二定律的验证实验牛顿第二定律是经典力学的基础定律之一，它描述了物体的运动与外力之间的关系。

根据牛顿第二定律，物体所受的净力等于物体质量与加速度的乘积，即F=ma，其中F是物体所受的净力，m是物体的质量，a是物体的加速度。

为了验证牛顿第二定律，我们可以进行如下的实验。

首先，我们需要准备一台平滑的、无摩擦的水平桌面。

在桌面上放置一块光滑的小物体，比如一个小木块。

然后，我们需要一个弹性绳，一段绳子的一端绑在小木块上，另一端则固定在桌子上的一个固定点。

还需要一个质量盘，可以向小木块施加一个恒定的水平拉力。

接下来，我们需要测量小木块的质量，并记录下来。

然后，我们需要测量质量盘的质量，并记录下来。

根据牛顿第二定律的公式F=ma，我们可以解出所需施加的净力F。

接下来，我们开始实验。

首先，我们在质量盘上加上一个适当的质量，使其施加的拉力F恒定不变。

然后，我们可以用一个计时器来测量小木块从静止开始加速到一定速度所经过的时间。

记录下测量结果。

通过测量小木块的加速度，我们可以使用牛顿第二定律的公式F=ma来计算施加在小木块上的净力。

比如，如果小木块的质量为m，加速度为a，那么净力F=ma。

将这个净力与之前计算得到的净力值进行比较，如果两个净力值非常接近，那就可以说明牛顿第二定律被验证了。

为了提高实验的准确性，我们可以重复多次实验，并计算出它们的平均值。

还可以通过增加或减小施加在小木块上的质量盘的质量来改变净力的大小，以验证牛顿第二定律在不同净力条件下的可靠性。

这个实验不仅验证了牛顿第二定律，还给我们提供了一种测量物体质量和加速度的方法。

同时，还可以通过施加不同大小的外力，研究物体质量、加速度和净力之间的关系，进一步深入理解牛顿第二定律。

在实际应用中，牛顿第二定律的验证对于物理学、工程学等领域具有重要意义。

例如，在汽车行驶过程中，通过测量车辆的一些参数，如质量、加速度和施加在车辆上的净力，可以得到车辆的动力学特性，进而优化车辆设计，提高行驶的安全性和舒适性。

高中物理牛顿运动定律经典练习题

牛顿运动定律一、基础知识回顾：1、牛顿第一定律一切物体总保持，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

注意：（1）牛顿第一定律进一步揭示了力不是维持物体运动（物体速度）的原因，而是物体运动状态（物体速度）的原因，换言之，力是产生的原因。

（2）牛顿第一定律不是实验定律，它是以伽利略的“理想实验“为基础，经过科学抽象，归纳推理而总结出来的。

2、惯性物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。

3、对牛顿第一运动定律的理解（1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。

（2）它定性地揭示了运动与力的关系，力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因。

（3）定律说明了任何物体都有一个极其重要的性质——惯性。

（4）牛顿第一定律揭示了静止状态和匀速直线运动状态的等价性。

4、对物体的惯性的理解（1）惯性是物体总有保持自己原来状态（速度）的本性，是物体的固有属性，不能克服和避免。

（2）惯性只与物体本身有关而与物体是否运动，是否受力无关。

任何物体无论它运动还是静止，无论运动状态是改变还是不改变，物体都有惯性，且物体质量不变惯性不变。

质量是物体惯性的唯一量度。

（3）物体惯性的大小是描述物体保持原来运动状态的本领强弱。

物体惯性（质量）大，保持原来的运动状态的本领强，物体的运动状态难改变，反之物体的运动状态易改变。

（4）惯性不是力。

5、牛顿第二定律的内容和公式物体的加速度跟成正比，跟成反比，加速度的方向跟合外力方向相同。

公式是：a=F合/ m 或F合 =ma6、对牛顿第二定律的理解（1）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律得出物体的运动规律。

反过来，知道运动规律可以根据牛顿第二运动定律得出物体的受力情况，在牛顿第二运动定律的数学表达式F合=ma中，F合是力，ma是力的作用效果，特别要注意不能把ma看作是力。

（2）牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果，即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬时效果是加速度而不是速度。

牛顿第二定律的实验

牛顿第二定律的实验引言：牛顿第二定律是经典力学中的重要定律之一，它表明物体的加速度与作用于物体上的力成正比，与物体的质量成反比。

为了验证牛顿第二定律，科学家们进行了许多实验。

本文将介绍其中几个经典的牛顿第二定律实验，并解释实验结果与定律之间的关系。

实验一：斜面实验在斜面实验中，我们将一块小木块放在一个倾斜的平面上。

通过测量木块下滑的加速度和斜面的倾角，可以验证牛顿第二定律。

实验装置：- 斜面：具有一定倾角的平面。

- 小木块：质量为m的物体。

- 测量工具：包括测量斜面倾角的仪器和测量小木块加速度的装置。

实验步骤：1. 调整斜面的倾角，确保斜面保持稳定。

2. 将小木块放在斜面的顶端，并松开。

3. 记录木块下滑的时间t。

4. 根据木块的下滑距离和时间，计算出木块的加速度a。

实验结果：根据实验数据的分析，我们可以得到木块的加速度与斜面倾角成正比。

这与牛顿第二定律的预测相符，即物体的加速度与作用于物体上的力成正比。

实验二：弹簧实验在弹簧实验中，我们将一块质量为m的物体挂在弹簧上，并通过测量弹簧的伸长量和物体的加速度来验证牛顿第二定律。

实验装置：- 弹簧：具有一定的弹性系数。

- 物体：质量为m的物体。

- 测量工具：包括测量弹簧伸长量和物体加速度的装置。

实验步骤：1. 将物体挂在弹簧上，使其达到平衡位置。

2. 施加一个水平方向的力F，使物体开始运动。

3. 记录物体的加速度a和弹簧的伸长量x。

4. 根据弹簧的弹性系数k和伸长量x，计算出物体所受的力F。

实验结果：实验数据的分析显示，物体的加速度与所受的力成正比。

这与牛顿第二定律的预测一致，即物体的加速度与作用于物体上的力成正比。

实验三：自由落体实验在自由落体实验中，我们通过测量物体自由下落的加速度来验证牛顿第二定律。

实验装置：- 物体：质量为m的物体。

- 测量工具：包括计时器和测量下落距离的装置。

实验步骤：1. 将物体从一定高度h自由下落。

2. 记录物体下落的时间t。

实验牛顿第二定律实验报告

实验：牛顿第二定律实验报告实验报告：牛顿第二定律一、实验目的1.验证牛顿第二定律：力和加速度的关系以及质量和加速度的关系。

2.理解力的概念、分类及作用效果。

3.掌握控制变量法在实验中的应用。

二、实验原理牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。

数学公式表示为F=ma，其中F代表作用力，m代表质量，a代表加速度。

三、实验步骤1.准备实验器材：小车、小盘、轨道、金属片、砝码、滑轮、细绳、纸带等。

2.将小车放在轨道上，小盘通过细绳与小车连接，小盘上放置砝码，调整砝码质量。

3.接通电源，打开打点计时器，释放小车，小车在砝码的拉动下开始运动。

4.记录小车的运动情况，包括小车的位移、时间以及加速度。

5.改变砝码的质量，重复步骤3和4，至少进行5组实验。

6.分析实验数据，得出结论。

四、实验数据分析根据表格中的数据，我们可以看出，当作用力（砝码质量）增加时，小车的加速度也相应增加。

当作用力不变时，增加小车的质量会导致加速度减小。

这些数据与牛顿第二定律的理论相符。

五、实验结论通过本实验，我们验证了牛顿第二定律的正确性。

实验结果表明，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。

实验中我们使用了控制变量法，确保了数据的可靠性。

此外，通过实验，我们进一步理解了力的概念、分类及作用效果，提高了实验操作技能和数据分析能力。

六、实验讨论与改进尽管本次实验取得了成功，但仍存在一些可以改进的地方。

首先，由于实验中使用的砝码质量有限，对于小车加速度的测量可能存在误差。

为了提高实验精度，可以使用更精确的测量设备来记录小车的运动情况。

其次，为了更好地控制实验条件，可以采取一些措施来消除摩擦力等干扰因素的影响。

此外，还可以进一步拓展实验内容，研究不同形状、材料的小车在相同作用力下的加速度情况。

通过不断改进和完善实验方案，我们可以进一步提高实验效果和科学价值。

验证牛顿第二定律实验需要明确的两个问题

ʏ亓双在利用控制变量的方法验证牛顿第二定律的实验中,验证小车的质量不变,小车的加速度跟它受到的合外力成正比时,有些同学会不理解为什么要平衡小车受到的摩擦力 , 为什么有时需要小车的质量远大于砂和砂桶的总质量,有时又不需要小车的质量远大于砂和砂桶的总质量这两个问题,下面我们就一起来探讨吧㊂一㊁为什么要平衡小车受到的摩擦力如图1所示,放在长木板上的小车运动时受到重力㊁木板的支持力㊁滑动摩擦力㊁细绳的拉力(拉力方向和木板平行)四个力作用㊂设小车的质量为m ,把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度,使长木板的倾角θ满足m g s i n θ=μm g c o s θ,即用重力的下滑分力平衡了小车受到的滑动摩擦力㊂图1平衡摩擦力的目的:让细绳对小车的拉力等于小车受到的合外力㊂二㊁为什么有时需要小车的质量远大于砂和砂桶的总质量,有时又不需要小车的质量远大于砂和砂桶的总质量1.需要小车的质量远大于砂和砂桶的总质量的实验情形㊂利用如图1所示的装置实验时,接通电源,待计时器打点稳定后释放小车㊂小车做匀加速直线运动,砂和砂桶也做匀加速直线运动㊂选平衡了摩擦力的小车为研究对象,设其质量为M ,细绳的拉力为F ,则F =M a ㊂选砂和砂桶为研究对象,设其总质量为m ,则m g -F =ma ㊂联立以上两式解得F =Mm +Mm g ㊂若满足小车的质量M 远大于砂和砂桶的总质量m ,则Mm +M ʈ1,F ʈm g ,即可以把砂和砂桶的总重力当成小车受到的合外力㊂若小车的质量M 与砂和砂桶的总质量m 相差不多,则不能把砂和砂桶的总重力当成小车受到的合外力㊂例1 某实验小组利用如图2所示的装置探究加速度与力㊁质量的关系㊂图2(1)下列做法正确的是( )㊂A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行B .在调节木板倾斜角度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶跨过定滑轮拴在木块上C .实验时,先放开木块,再接通打点计时器的电源D .通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板的倾斜角度(2)为使砝码桶和桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的细绳拉力,应满足的条件是砝码桶和桶内砝码的总质量木块和木块上砝码的总质量㊂(选填远大于远小于或近似等于)(1)木块下滑时,受到重力㊁细绳的拉力㊁木板的支持力和滑动摩擦力作用,要使细绳的拉力等于木块受到的合外力,应使细绳与木板平行且重力的下滑分量m g s i n θ等于滑动摩擦力μm gc o s θ(其中θ为木板的倾角),故平衡摩擦力时,不能悬挂砝码桶,选项A 正确,B 错误㊂根据m g s i n θ=μm g c o s θ可知,等式两边的质量m 可以消去,故通过增减木块上的砝码改变质量时,木块和木块上砝码的总重力的下滑分83 物理部分㊃实验探究与展望高一使用 2021年12月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.量仍能与滑动摩擦力抵消,即不需要重新调节木板的倾斜角度,选项D 正确㊂利用纸带上的数据求木块的加速度,要求打点计时器在纸带上打出足够多的点,这就要求将木块放在靠近打点计时器的位置,且先接通打点计时器的电源,待打点稳定后再释放小车,选项C 错误㊂(2)实验中平衡好摩擦力后,细绳的拉力提供木块的合外力,即F =m a ㊂砝码桶和桶内砝码与木块的加速度相等,根据牛顿第二定律得m 'g -F =m 'a ,即m 'g =(m +m ')a ㊂当m '≪m 时,m +m 'ʈm ,m 'g ʈm a ,砝码桶和桶内砝码的总重力近似等于木块受到的细绳拉力,提供木块的合外力㊂答案:(1)A D (2)远小于2.不需要小车的质量远大于砂和砂桶的总质量的实验情形㊂在验证牛顿第二定律的实验装置中,若使用了力传感器㊁测力计等仪器,则小车受到的合外力可以用力传感器㊁测力计的示数表示,不再用砂和砂桶的总重力作为小车受到的合外力,也就没必要使小车的质量远大于砂和砂桶的总质量了㊂例2 为了探究物体质量一定时加速度与力的关系,甲㊁乙两同学设计了如图3所示的实验装置,已知小车的质量为M ,砂和砂桶的总质量为m ,滑轮的质量为m 0㊂力传感器可测出轻绳的拉力大小㊂图3(1)实验时,一定要进行的操作是㊂A.用天平测出砂和砂桶的总质量B .将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡小车受到的摩擦力C .将小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录力传感器的示数D .为了减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的总质量m 远小于小车的质量M(2)甲同学以力传感器的示数F 为横坐标,以小车的加速度a 为纵坐标,画出的a -F 图像是一条直线,如图4所示,图像与横坐标的夹角为θ,求得图像的斜率为k ,则小车的质量M =㊂A .1t a n θB .1t a n θ-m 0C .2k-m 0 D .2k(3)乙同学根据测量数据作出了如图5所示的a -F 图像,则该同学实验时存在的问题是㊂图4 图5(1)验证牛顿第二定律的实验原理是F =M a ,甲㊁乙两同学设计的实验装置中,轻绳的拉力可以由力传感器测出,不需要用天平测出砂和砂桶的总质量,用砂和砂桶的总重力表示轻绳的拉力,也就不需要使砂和砂桶的总质量m 远小于小车的质量M ,选项A ㊁D 错误㊂用力传感器测量轻绳的拉力大小,则力传感器示数的2倍等于小车受到的合外力大小,需要平衡小车受到的摩擦力,选项B 正确㊂为了在纸带上打出足够多的点,应将小车靠近打点计时器,先接通电源,待打点稳定后再释放小车,并记录力传感器的示数,选项C 正确㊂(2)选由小车与滑轮组成的系统为研究对象,根据牛顿第二定律得2F =(m 0+M )a ,解得a =2m 0+MF ㊂因为图像的斜率为k ,所以k =2m 0+M ,解得M =2k-m 0㊂(3)图像在F 轴上的截距不为0,说明力传感器显示有拉力时,小车仍然静止,这是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够造成的㊂答案:(1)B C (2)C (3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够作者单位:山东省沂源县第一中学(责任编辑张巧)93物理部分㊃实验探究与展望高一使用 2021年12月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.。

牛顿第二定律实验数据

牛顿第二定律实验数据以牛顿第二定律实验数据为标题，我们来探讨一下牛顿第二定律的实验数据及其意义。

牛顿第二定律是经典力学中的一个基本定律，它描述了物体的加速度与作用力之间的关系。

牛顿第二定律的数学表达式为F=ma，其中F表示作用力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。

这个定律告诉我们，当一个物体受到作用力时，它的加速度与作用力成正比，质量越大，加速度越小，作用力越大，加速度越大。

为了验证牛顿第二定律的正确性，我们进行了一系列实验。

在实验中，我们测量了不同质量的物体在受到不同大小的作用力时的加速度，得到了一组实验数据。

下面是我们的实验数据：质量（kg）作用力（N）加速度（m/s²）0.1 1 100.2 2 100.3 3 100.4 4 100.5 5 10从上表中可以看出，当作用力不变时，物体的加速度与质量成反比例关系。

这与牛顿第二定律的数学表达式F=ma是一致的。

当质量不变时，物体的加速度与作用力成正比例关系。

这也与牛顿第二定律的数学表达式F=ma是一致的。

通过这个实验，我们验证了牛顿第二定律的正确性。

牛顿第二定律不仅在经典力学中有着重要的地位，而且在现代物理学中也有着广泛的应用。

例如，在相对论中，牛顿第二定律需要进行修正，变成F=dp/dt，其中p表示物体的动量。

这个修正是因为在相对论中，物体的质量是随着速度变化的，因此需要用动量来描述物体的运动状态。

牛顿第二定律是经典力学中的一个基本定律，它描述了物体的加速度与作用力之间的关系。

通过实验数据的验证，我们可以看出牛顿第二定律的正确性。

牛顿第二定律不仅在经典力学中有着重要的地位，而且在现代物理学中也有着广泛的应用。

验证牛顿第二定律实验采用的科学方法

验证牛顿第二定律实验采用的科学方法牛顿第二定律，也称为运动定律，是经典力学的基本定律之一。

它表明，一个物体的加速度与作用于该物体的力成正比，与该物体的质量成反比。

这个定律为我们理解物体的运动提供了重要的基础，因此，科学家们一直在探索各种方法来验证这个定律是否正确。

本文将介绍牛顿第二定律实验采用的科学方法。

1.实验设计实验设计是验证牛顿第二定律的关键，因为它决定了实验结果的准确性和可信度。

为了验证牛顿第二定律，科学家们设计了一系列实验，其中最常用的是牛顿第二定律的基本公式：F=ma。

在这个公式中，F代表作用于物体上的力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。

因此，实验的设计需要确定如下几个要素：1) 选择物体：实验需要选择一个具有一定质量的物体，以便测量它的加速度。

2) 选择力：实验需要选择一种力来作用于物体上，以便测量它的加速度。

3) 测量加速度：实验需要测量物体的加速度，以便验证牛顿第二定律。

基于这些要素，科学家们设计了很多实验，其中最常用的是牛顿摆实验和自由落体实验。

2.牛顿摆实验牛顿摆实验是一种经典的验证牛顿第二定律的方法。

在这个实验中，一个球体被挂在一条细绳上，细绳的一端固定在支架上。

当球体被拉到一定角度后，它将被释放，并开始在细绳上摆动。

这个实验的关键是测量球体的摆动周期，并计算出球体的加速度。

为了进行牛顿摆实验，科学家们需要进行以下步骤：1) 选择物体：在牛顿摆实验中，球体是最常用的物体。

2) 选择力：在牛顿摆实验中，重力是作用于球体上的力。

3) 测量加速度：为了测量球体的加速度，科学家们需要测量球体的摆动周期，并计算出球体的加速度。

牛顿摆实验的优点是简单易行，可以用简单的设备进行。

但它的缺点是受到空气阻力的影响，实验结果可能存在误差。

因此，科学家们通常会采用更加精确的实验方法来验证牛顿第二定律。

3.自由落体实验自由落体实验是一种更加严格的验证牛顿第二定律的方法。

在这个实验中，一个物体被释放，从一定高度自由落下。

“验证牛顿第二定律”实验的科学方法

“验证牛顿第二定律”实验的科学方法在高中物理教学中，在传授物理知识的同时应让学生初步领会研究问题的科学方法，他们认识到学习科学方法的重要意义，这有利于培养学生科学的思维品质，提高他们分析问题解决问题的能力。

“验证牛顿第二定律”是中学物理实验教学中最为重要的实验之一，这不仅是因为该实验的难度大，复杂程度高，更为重要的是在这个实验中渗透了多种研究物理问题的科学方法。

本文主要论述“验证牛顿第二定律”实验设计的科学方法。

一、实验条件设计中的科学方法——控制变量法“验证牛顿第二定律”实验所研究的是物体运动的加速度a与物体所受外力F的关系，物体运动的加速度a与物体的质量m的关系，即a、F、m间的关系。

由于加速度a随力F、物体的质量m的变化而同时发生变化，所以它们间的关系难以确定，实验中为了研究三者的关系采用了控制变量法。

所谓控制变量法，就是将具有某种相互联系的三个或多个物理量中的一个或几个加以控制，使之保持不变，研究另外两个物理量之间的关系；此后再控制另一个物理量，使之保持不变，研究剩余的两个物理量间的关系。

例如研究、之间的关系，研究a、F、m之间的关系，研究之间的关系等都用到这种方法。

在“验证牛顿第二定律”实验中，在研究、F、m之间的关系时，先控制物体的质量m不变，改变力F的大小，研究a与F的定量关系。

得出物体的质量m一定时，物体运动的加速度a与物体所受的合外力F成正比；再控制物体所受的外力F不变，改变物体的质量m，研究a与m的定量关系。

得出物体所受的合外力F一定时，物体运动的加速度a与物体的质量m成反比；最后将二者加以归纳综合，得出a、F、m三者之间的定量关系，即物体运动的加速度a与物体所受的合外力F成正比，与物体的质量m成反比。

二、实验环境的等效法——平衡摩擦法在“验证牛顿第二定律”的实验中，小车所受木板对它的滑动摩擦力f随小车质量的变化而变化，而在实验中又必须知道小车所受到的合外力F，这样由于摩擦力f 的变化，给验证实验过程带来了不必要的麻烦。

2022年高考物理押题卷(全国乙卷)03(解析版)

2022年普通高等学校招生全国统一考试物理押题卷03（考试时间：65分钟试卷满分：110分）一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。

在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

14．氡气有天然放射性,其衰变产生的粒子可对人的呼吸系统造成辐射损伤.氡的衰变方程为86222Rn→84218Po+X,衰变过程中同时产生γ射线,半衰期为3.8天.以下说法正确的是()A.该衰变过程为β衰变B.对一个特定的氡核,在3.8天内一定会衰变C.γ射线是由处于高能级的84218Po核向低能级跃迁时产生的D.衰变后,84218Po核与X粒子的质量之和等于衰变前86222Rn核的质量【答案】C【解析】由质量数守恒和电荷数守恒可知,X为24He,该衰变过程是α衰变,A错误.衰变是大量的原子核的统计规律,B错误.γ射线是由处于高能级的84218Po核向低能级跃迁时产生的,C正确.衰变过程,释放能量,有质量亏损,D错误.15．为了保障电工安全,电工要穿上用金属丝线编织的衣服和手套,如图甲所示.图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业, 其头顶上方有B供电线,B供电线的电势高于A供电线的电势.虚线表示电工周围某一截面上的等差等势线,c、d、e、f是不同等势线上的四个点,下列说法正确的是()A.在c、d、e、f四点中,c点的电场强度最大B.若将某电子由c移到f,其电势能将减小C.将某电子在d点由静止释放,它会向e点所在等势面运动D.在c、d、e、f四点中,c点的电势最高【答案】D【解析】在c、d、e、f 四点中,f点处的等差等势线最密集,所以电场线也最密集,则f点的场强最大,故A错误;在c、d、e、f四点中,f点电势最低,若将某电子由c 移到f,其电势能将增大,故B错误;电场方向由c等势面指向f等势面,则将某电子在d点由静止释放,它会向c点所在等势面运动,故C错误;因B 供电线的电势高于A供电线的电势,故在c、d、e、f四点中,c点的电势最高,故D正确.16．如图所示,足够长的宽度为d的条形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,直角三角形金属线框ABC的BC 边长度为L,已知L>d.现令线框在外力作用下以速度v0匀速穿过磁场区域,以B点进入磁场的时刻为计时起点,规定线框中电流沿逆时针方向为正方向,则在线框穿过磁场的过程中,线框中的电流i随时间t的变化情况可能是()A B C D【答案】C【解析】B点进入磁场后直至线框位移为d的过程中,线框的有效切割长度随时间均匀增大,线框中电流随时间均匀增大至I0,方向为逆时针方向,已知L>d,线框位移大于d小于L的过程中,其有效切割长度不变,线框中的电流不变,仍为逆时针,线框出磁场的过程中,有效切割长度随时间均匀增大,电流随时间均匀增大,选项A、D错误;由B项的横轴可知L=2d,由几何关系可知线框位移为L时的有效切割长度与位移为d时的有效切割长度相等,故电流等大,位移为L+d时,有效切割长度是位移为d时的2倍,但方向为顺时针方向,电流为-2I0,选项B错误;由C项的横轴可知L=3d,由几何关系可知线框位移为L时的有效切割长度是位移为d时的2倍,故电流为-2I0,位移为L+d时,有效切割长度是位移为d时的3倍,电流为-3I0,选项C正确.17．某无绳吸尘器的锂电池电源如图所示,下列说法正确的是()A.标签中电池电压21.6 V指的是路端电压B.电池容量5500 mA·h指的是储存的电能C.该电池储存的电能约为4.3×105 JD.若充电器充电电流为3 A,则从无电到充满电至少需要1.5 h【答案】C【解析】21.6 V指的是该电池的电动势,选项A错误;5500 mA·h是电池储存的电荷量,选项B错误;电池储存的电≈1.83 h,如果考虑能量转化能W=UIt=5.5×3600×21.6 J=427 680 J,选项C正确;设充电时间为t,由It=Q,可知t=5.5A·h3A效率,充电时间应该比1.83 h要长,选项D错误.18．如图所示,质量均为m的两物块A、B通过一轻质弹簧连接,静止放置在光滑水平面上,弹簧开始时处于原长,运动过程中始终处在弹性限度内.t1=0时刻在A上施加一个水平向左的恒力F,t=t2时刻弹簧第一次恢复到原长,此时A、B速度分别为v1和v2.则t1到t2时间内()图X3-9A.A 、B 和弹簧组成的系统的机械能先增大后减小B.当弹簧的弹性势能最大时,两物块速度不一定相等C.当A 的加速度为零时,B 的加速度为F2mD.物块B 移动的距离为m (v 12+v 22)2F【答案】D【解析】恒力F 做正功,A 、B 和弹簧组成的系统的机械能一直增大,A 错误;当弹簧的弹性势能最大时,弹簧最长,两物块速度相等,B 错误;当A 的加速度为零时,弹簧的弹力等于F,B 的加速度为Fm ,C 错误;因为弹簧恢复原长,弹簧的弹性势能等于零,对系统,根据功能关系,有Fx=12m v 12+12m v 22,解得x=m (v 12+v 22)2F,物块B 移动的距离为m (v 12+v 22)2F,D 正确.19．2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆火星表面，是我国航天事业发展中具有里程碑意义的进展。

牛顿第二定律实验为何m远小于M？

牛顿第二定律实验为何m远小于M？在学习高中物理的时候往往会遇到很多关于物理问题，上课觉着什幺都懂了，可等到做题目时又无从下手。

以至于对于一些意志薄弱、学习方法不对的同学就很难再坚持下来。

过早的对物理没了兴趣，伤害了到高中的学习信心。

收集整理下面的这几个问题，是一些同学们的学习疑问，小编做一个统一的回复，有同样问题的同学，可以仔细看一下。

【问：牛顿第二定律实验为何m远小于m？】答：验证加速度和合外力关系的实验（牛顿第二定律实验）中，要求砝码和托盘总质量m要远远小于小车的质量m。

这是因为托盘和砝码在运动中也有加速度，这就导致，其重力并没有完全充当小车运动的合外力，还有一部分，被自己的加速给消耗掉了。

【问：法拉第电磁感应定律内容与公式是什幺？】答：法拉第电磁感应定律揭示了磁通量与电动势之间的关系，其内容：闭合线圈内磁通量单位时间内的变化量等于电动势的大小。

对应的公式是e=△Φ/△t；我们常用的公式e=blv，是上述定义式的特殊推导，指的是引起磁通量变化的是导体棒的切割运动，是法拉第电磁感应定律的一种特殊情况。

【问：什幺是平衡状态？】答：同学们可以从力、运动这两个角度来理解平衡状态。

从力的方面来看，就是受力平衡的状态；从物体的运动情况分析，处于平衡态的物体静止或做匀速直线运动。

【问：抛体运动是什幺运动模式？】答：以一定的速度v0将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力mg作用的运动，将这一类的运动叫做抛体运动。

抛体运动可以按照初速度的不同分为平抛运动（初速度v0方向是水平的）、斜抛运动（初速度方向与水平方向和竖直方向成非0角）以及竖直上抛（初速度竖直）运动。

【问：如何处理复杂的多过程问题？】答：观察每一个过程特征和寻找过程之间的联系是求解多过程问题的两个关键。

分析过程特征，。

验证牛顿第二定律参考实验报告

验证牛顿第二定律参考实验报告
1、实验注意：
（1）实验中始终要求砂桶和砂的总质量远小于小车和砝码的总质量，前者的总质量最好不要超过后者总质量的1/10。

只有这样，砂和砂桶的总质量才能视为小车的拉力。

（2）实际上，小车和木板间是有摩擦力的，而且这个力通常是不能忽略的，因此实验时需把木板垫高其右端，让小车重力的下滑分力与小车所受的摩擦力平衡。

平衡摩擦力时不要挂小桶，但应连着纸带且接通电源。

用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点间距基本均匀，就表明小车受到的阻力与小车重力下滑分力平衡。

2、实验结果分析：
本实验所画出的图线可能会出现如图所示的几种情况。

造成甲图的原因是木板倾角过大，在未加拉力时小车已做加速运动，造成乙图结果的原因与前者恰好相反。

造成丙图及丁图的原因是m与M相差不够悬殊，未能满足mM这一实验条件。

对《验证牛顿第二定律》实验条件“mM”的浅析

对《验证牛顿第二定律》实验条件“mM”的浅析实验原理和方法在实验中起着指导性的作用，是实验成败的关键.这里的物理原理是指物理实验采用的方法、实验所用的装置和器材、实验的过程、实验的结果分析等所依据的物理理论.实验原理分析时需要抓住主要因素，忽略一些次要因素，对实验作一些简化和抽象，但对其程度的把握是至关重要的.下面我们就对三种实验方案的原理和方法进行分析，从而确定试验中“是否需要满足沙和沙桶的总重力m远小于小车及其车内物体的总质量M的条件”，提高学生物理实验原理和方法的分析能力.实验方案一该实验采取了控制变量的方法.首先采用如图1所示的实验装置.下面就其实验原理和方法进行分析.在实验中要求先控制小车的质量M不变，改变小车所受的合力F，讨论小车的加速度a与F的关系；再控制小车所受的合力F不变，改变小车的质量M，讨论a与M的关系.其中小车的加速度由打点计时器打出的纸带测量和计算得到，在平衡摩擦力之后，小车所受的合力由小绳的拉力T提供，并且认为T等于沙和沙桶的总重力mg，即F=T=mg.下面我们分析其系统误差：对小车进行受力分析，根据牛顿第二定律有T=Ma（1）对沙和沙桶受力分析，由牛顿第二定律有mg-T=ma（2）由（1）和（2）联立可得T=Mm+Mmg=11+mMmg（3）a=mgm+M=mg1+mM?1M（4）由（3）和（4）可知，只有满足mM，绳子的拉力T才约等于mg，小车的加速度a才近似与mg成正比，与M成反比.我们实验得到的a-F图象（图2）和a-1/M图象（图3）.在a-F图象中，当mM时，斜率近似为1/M，图象在mg较大时发生弯曲，这是由于m/M越来越大造成的.在a-1/M图象中，当mM时，斜率近似为mg，随着m/M越来越大，图象发生弯曲，因此只有mM，a∝F，a∝1/M.实验方案二如图4在方案一的基础上，设计了如图4所示的实验装置.小车上安装了力传感器，这时，绳子的拉力可以直接由力传感器读出，即F=T感，此时直接对小车受力分析，a=FM=T感M，在保持小车和力传感器的总质量M不变的情况下，a-F图象是一条直线（图5），其斜率为1/M，不需要mM.但是，在保持小车和力传感器的所受的合力不变，探究加速度与质量的关系时，由T=Mm+Mmg=11+mMmg可知，只有当mM时，T≈mg，才能保证拉力几乎不变，由公式（4）可知其a-1M 图象斜率近似为mg，但随mM的增大，图象将向下弯曲，同图3.实验方案三公式（4）可知，mg是小车和沙桶整个系统所受的合力F，M+m为整个系统的质量，a为整个系统的加速度.为此我们可以以整个系统为研究对象，探究加速度与力和质量的关系.为此我们可以设计如图6所示的实验装置（在小车中装沙子）：在探究加速度与力的关系时，为保证系统的总质量M+m不变，我们从小车中取沙子放入小桶中来改变mg，此时a-F图象是一条直线（图7），图象的斜率为1m+M，不需要mM；在控制合外力F=mg不变，探究加速度a与质量1m+M的关系时，通过改变小车中沙子的质量来改变1m+M，此时图象（图8）也是一条直线，斜率为mg，不需要mM.通过上面三个实验方案的比较，可以看出，要明白在具体方案中“是否需要满足沙和沙桶的总质量m 远小于小车及其车内物体的总质量M”，不仅要知道本实验采用了控制变量法，以及牛顿第二定律等的物理理论，还要知道三个实验方案中提供的装置和器材中研究对象是谁，合外力怎么提供，实验的误差来源等，这样才能抓住主要因素，合理的忽略次要因素，对实验原理的分析给予一定的“理想化”，并能把握住简化和抽象的度.。

基于“验证牛顿第二定律的装置”在不同实验中的M与m 关系浅析

基于“验证牛顿第二定律的装置”在不同实验中的M与m 关系浅析作者：刘宏增邱国莉来源：《读写算》2013年第38期原题：2013年福建高考物理的第19题：在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中（装置如下图1）：①下列说法哪一项是正确的。

（填选项前字母）A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B.为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放参考解析：平衡摩擦力时，把小车放在木板上，匀速运动即可，A错误；实验中钩码的重力近似等于小车的合外力，则需要钩码的质量远小于小车的质量，B错误；实验时，小车靠近打点计时器释放，C正确。

其中对于B选项的解析，本人认为欠妥。

因为本高考试题的题干略有瑕疵：“探究恒力做功与小车动能改变的关系”和“探究恒力做功与系统（小车和钩码）动能改变的关系”，题意中并没有交代清楚，这无形中也是一个难点（尽管这并不影响本高考题答案的选取）。

那么究竟所挂钩码的质量m和小车的质量M到底应该具有什么样的关系呢？下面就本实验装置所做的实验分析如下：要求钩码质量m远小于小车质量M：M>>m例1，某探究学习小组的同学欲探究恒力做功与小车动能变化的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置.他们找到的实验器材还有：打点计时器所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、钩码若干.将小车连接上纸带，用细线通过滑轮挂上小钩码.某同学的实验步骤如下：用天平称量小车的质量M和钩码总质量m.让钩码带动小车加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距，分别算出这两点的速度.本实验认为小车所受的合外力等于钩码的重力，则该控制的实验条件是什么？答：M>>m参考解析：小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高故答案为：调节木板倾角，使小车恰能匀速下滑；钩码加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有对钩码，有mg-T=ma例2，某同学利用上述图1装置来验证由小车与钩码组成的系统机械能守恒现提供如下器材：A.小车 B.钩码 C.一端带滑轮的长木板 D.细绳 E.电火花打点计器 F.纸带 G.毫米刻度尺 H.游标卡尺I.低压交流电源 J.220V交流电源.（1）为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足M解析：小车M在重物m的拉动下加速运动，只要验证系统减少的重力势能和系统增加的动能是否相等即可。

牛顿第二定律的验证实验报告

实验报告：验证牛顿第二定律一、实验目的1.验证牛顿第二定律，即物体加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。

2.掌握控制变量法在实验中的应用。

3.学会使用打点计时器和测量加速度、力等物理量。

二、实验原理根据牛顿第二定律，加速度a与作用力F成正比，与物体质量m 成反比，数学表达式为：F=ma。

三、实验步骤1.实验器材准备：打点计时器、纸带、一端固定有定滑轮的长木板、小车、小盘、砝码、导线、电源等。

2.安装实验装置：将打点计时器固定在长木板上，将纸带穿过打点计时器和小车，使小车可以靠近打点计时器。

3.调节平衡摩擦力：调节小车支架高度，使小车在无外力作用下滑动，观察小车是否做匀速直线运动。

若不是，则通过调节滑轮高度来改变斜面倾角，使小车做匀速直线运动。

4.挂上砝码盘，放入砝码，开始实验。

5.打开电源，释放小车，小车在砝码和盘的重力作用下开始加速运动，打点计时器在纸带上打下一系列点。

6.重复实验多次，每次改变砝码的质量或力的大小，记录数据。

7.处理数据，分析实验结果。

四、实验结果与分析数据记录：数据处理与分析：根据表格中的数据，我们可以看出：（1）在保持小车质量不变的情况下，作用力（砝码重力）与加速度成正比，即F=ma成立。

（2）在保持作用力不变的情况下，加速度与小车质量成反比，即F=ma 成立。

（3）当小车质量增大到原来的2倍时，加速度减小到原来的一半；当小车质量减小到原来的一半时，加速度增大到原来的2倍，这也验证了F=ma的正确性。

图线绘制：以砝码质量m为横轴，加速度a为纵轴，绘制散点图并添加趋势线，得到一条过原点的倾斜直线，进一步证明了F=ma的正确性。

五、结论总结通过本次实验，我们验证了牛顿第二定律的正确性。

实验过程中采用了控制变量法，通过改变砝码的质量和力的大小来改变加速度的大小，从而验证了牛顿第二定律的正确性。

同时，我们也学会了使用打点计时器和测量加速度、力等物理量的方法。