验证牛顿运动定律实验

验证牛顿运动定律实验一．填空题（共10小题）1．（2016秋•滑县期末）在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图1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打上的点计算出．（1）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及盘中砝码的重力．（2）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．（3）如图（a），甲同学根据测量数据做出的a﹣F图线，说明实验存在的问题是．（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a﹣F图线，如图（b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？．（5）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，利用图2给出的数据可求出小车下滑的加速度a=．（结果保留三位有效数字）2．（2015秋•枣强县校级月考）某同学用图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验．（1）图甲中打点计时器应该使用频率50Hz、电压为V的交流电．（2）图乙为实验得到的纸带，由此可以计算出小车的加速度大小为m/s2．（保留2位有效数字）（3）该同学使用控制变量法，保持小车质量m不变，改变砂和砂桶质量M，得到了加速度a随合力F变化的图线如图丙所示．该图线不通过原点的原因是．3．（2015春•保定校级期末）如图1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．A．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）在“验证牛顿第二定律”的实验中，为使细线对小车的拉力等于砂及砂桶的总重力，应满足M m（填“远大于”、“远小于”或“等于”）（3）图2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=4.22cm、s BC=4.65cm、s CD=5.08cm、s DE=5.49cm，s EF=5.91cm，s FG=6.34cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度大小a= m/s2．（结果保留两位有效数字）．4．（2014秋•永年县校级期末）图1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）试验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下还需要进行的一项操作是A．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）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=4.22cm、s BC=4.65cm、s CD=5.08cm、s DE=5.49cm、s EF=5.91cm、s FG=6.34cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a= m/s2（结果保留2位有效数字）．5．（2014秋•宛城区校级月考）如图（a）为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．①平衡小车所受的阻力的操作：取下，把木板不带滑轮的一端垫高；接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动．如果打出的纸带如图（b）所示，则应（填“减小”或“增大”）木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹间隔相等为止．②图（c）为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m为小车上砝码的质量．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为，小车的质量为．6．（2013•裕华区校级模拟）在“验证牛顿第二定律”的实验中，某同学做出的的关系图线，如图所示．从图象中可以看出，作用在物体上的恒力F= N．当物体的质量为2.5kg时，它的加速度为m/s2．7．（2012•东城区模拟）在验证牛顿第二定律的实验中：（1）某组同学用如图1所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中不需要和不正确的是①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源A．①③⑤B②③⑤C③④⑤D②④⑤（2）某组同学实验得出数据，画出a﹣F图如图2所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是A．实验中摩擦力没有平衡B．实验中摩擦力平衡过度C．实验中绳子拉力方向没有跟平板平行D．实验中小车质量发生变化．8．（2012秋•信阳月考）某探究学习小组的同学欲探究“牛顿第二定律”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，要完成该项实验，则：（1）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是，实验时首先要做的步骤是．（2）如图2所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T．距离如图．则打C点时小车的速度为．9．（2010秋•卫辉市校级月考）在验证牛顿第二定律作用力一定时加速度与质量成反比的实验中，一个学生采取下列做法：（1）平衡摩擦力时将小桶用细线通过定滑轮系在小车上，使小车作匀速运动（2）每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力（3）实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源（4）由天平测出装砂小桶和砂的质量m，以及小车的质量M，小车运动的加速度直接用公式a=mg/M求出其中错误的做法是（填序号）．每次改变小车质量注意满足的是m M．（填“远大于”、“远小于、”或“等于”）10．小明同学用所示的实验装置验证牛顿第二定律，一端固定有定滑轮的长木板水平放在桌面上，沙桶通过绕过定滑轮的细线拉动小车，细线与长木板平行，小车上固定盒子，盒子内盛有沙子．①她想用砂和砂桶的重力表示系统（小车、盒子及盒内沙子、悬挂的桶以及桶内沙子）受到的合外力，为了减少这种做法带来的实验误差，你认为实验中还应该采取的措施是：②验证在系统质量不变的情况下，加速度与合外力成正比从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力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，桶内的沙子取自小车中．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．a﹣F图象斜率的物理意义是本次实验中，是否应该满足悬挂的沙桶总质量一定要远远小于小车（包括盛沙的盒及盒内的砂）的总质量？答：（填“是”或“否”）；理由是③验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比保持桶内沙子质量不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统的所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，应该以哪一个质量的倒数为横轴？A．小车质量、盒子及盒内沙子质量之和B．小车质量、盒子及盒内沙子与悬挂的沙桶（包括桶与桶内的沙）质量之和答：（填“A”或“B”）二．实验题（共14小题）11．（2019•甘井子区校级模拟）图1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）试验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节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=20g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40gB．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120gC．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40gD．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g（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=4.22cm、s BC=4.65cm、s CD=5.08cm、s DE=5.49cm、s EF=5.91cm、s FG=6.34cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a= m/s2（结果保留2位有效数字）．12．（2017秋•商丘期末）在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图所示的实验装置，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打上的点计算出。

（1）在平衡摩擦力以后，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及盘中砝码的重力。

（2）如图1所示，是使用频率为50Hz的电火花计时器打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为依次选取的7个计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出。