验证牛顿第二定律实验精选习题
牛顿第二定律实验练习题(含答案)
牛顿第二定律实验练习题1.关于“验证牛顿运动定律”的实验,下列说法中符合实际的是() A.通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究,能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.通过保持小车质量不变,只改变小车的拉力的研究,就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C.通过保持小车受力不变,只改变小车质量的研究,就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D.先不改变小车质量,研究加速度与力的关系;再不改变受力,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系2.如图所示,在探究牛顿运动定律的演示实验中,若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2,车中所放砝码的质量分别为m1、m2,打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2,则在实验误差允许的范围内,有()A.当m1=m2、F1=2F2时,x1=2x2B.当m1=m2、F1=2F2时,x2=2x1C.当m1=2m2、F1=F2时,x1=2x2D.当m1=2m2、F1=F2时,x2=2x13.若测得某一物体质量m一定时,a与F的有关数据资料如下表所示:a/(m·s-2) 1.98 4.06 5.958.12F/N 1.00 2.00 3.00 4.00(1)(2)根据图象判定:当m一定时,a与F的关系为______________(3)若甲、乙两同学在实验过程中,由于没有按照正确步骤进行实验,处理数据后得出如图所示的a-F图象.试分析甲、乙两同学可能存在的问题:甲:_____________________________________________________乙:_____________________________________________________4.某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,图(a)所示为实验装置简图.(交流电的频率为50 Hz)(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2.(保留两位有效数字)(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1m数据如实验次数12345678小车加速度a/m·s-21.90 1.72 1.49 1.25 1.000.750.500.30小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.71 1.00 1.671m/kg-1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.000.60请在下图所示的坐标纸中画出a-1m图线,并由图线求出小车加速度a与质量倒数1m之间的关系式是________________________5.为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,光电门间距离为x,牵引砝码的质量为m.回答下列问题:(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位?答:____________________________________________________________________(2)若取M =0.4 kg ,改变m 的值,进行多次实验,以下m 的取值不合适的一个是A .m 1=5 gB .m 2=15 gC .m 3=40 gD .m 4=400 g(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,求得的加速度的表达式为______________________________(用Δt 1、Δt 2、D 、x 表示)6.在用DIS 研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a )所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端.实验中把重物的重力作为拉力F ,改变重物重力重复实验四次,列表记录四组数据. (1)在坐标纸上作出小车加速度a 和拉力F 的关系图线;(2)从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是:__________________________;(3)如果实验时,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,如图(b)所示.从理论上分析,该实验图线的斜率将___________.(填“变大”,“变小”,“不变”) 7.如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m ,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.(1)验证在质量不变的情况下,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. ①a -F 图象斜率的物理意义是_________________________________________. ②你认为把沙桶的总重力mg 当作合外力F 是否合理?答:________.(填“合理”或“不合理”)③本次实验中,是否应该满足M ≫m 这样的条件?答:________(填“是”或“否”);理由是______________________________________________________.(2)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m 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,故系统所受的合外力不变.用图象法处理数据时,以加速度a 为纵横,应该以______倒数为横轴.参考答案1.解析:验证牛顿运动定律的实验,是利用控制变量法,探究加速度a 与合外力F 、物体质量m 的关系,故D 项正确.答案:D2.解析:当m 1=m 2、F 1=2F 2时,由F =ma 可知,a 1=2a 2,再由x =12at 2可得:x 1=2x 2,故A 正确,B 错误;当m 1=2m 2、F 1=F 2时,a 1=12a 2,再由x =12at 2可得:x 1=12x 2,故C 错误,D 正确. 答案:AD3.解析:(1)若a 与F 成正比,则图象是一条过原点的直线.同时,因实验中不可避免地出现误差,研究误差产生的原因,从而减小误差,增大实验的准确性,则在误差允许范围内a /ms -22.01 2.98 4.02 6.00 F /N 1.002.003.00 5.00 3.0 a/ms -2 1.0 0 2.04.0 2.0 6.0 4.0F /N 位移传感器 (接收器) 小车 位移传感器 (发射器) 重物 轨道)a 图(位移传感器 (接收器) 小车 力传感器 位移传感器 (发射器) 重物 轨道)b 图(图象是一条过原点的直线即可.连线时应使直线过尽可能多的点,不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧,离直线较远的点应视为错误数据,不予以考虑.描点画图如图所示.(2)由图可知a 与F 的关系是正比例关系.(3)图中甲在纵轴上有较大截距,说明绳对小车拉力为零时小车就有加速度a 0,可能是平衡摩擦力过度所致.乙在横轴上有截距,可能是实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.答案:(1)见解析 (2)正比例关系(3)平衡摩擦力时木板抬的过高 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够4.解析:(1)由逐差法得a =a =(x 3+x 4)-(x 1+x 2)(4T )2=[(7.72+7.21)-(6.70+6.19)]×10-216×0.022m/s 2 ≈3.2 m/s 2(2)如图所示,a =12mN 答案:见解析5.解析:(1)如果气垫导轨水平,则不挂砝码时,M 应能在任意位置静止不动,或推动M 后能使M 匀速运动.(2)应满足M ≫m ,故m 4=400 g 不合适.(3)由v 1=D Δt 1,v 2=D Δt 2,v 22-v 12=2ax 可得:a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22x. 答案:(1)取下牵引砝码,M 放在任意位置都不动;或取下牵引砝码,轻推滑行器M ,数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等(2)D(3)a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22x 6. (1) (2)倾角过大 观察图像可以发现,当外力为零 时,加速度a 不等于0,说明在平衡摩擦力时轨道倾角过大,使得重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。
验证牛顿第二定律实验(有标准答案)
验证牛顿第二定律1. (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/s 2.(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:砝码盘中砝码总重力F(N)0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度a (m ·s -2) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70 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,请说明图像不过原点主要原因。
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:(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2at x =∆,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)210-⨯m ,带入可得加速度a =0.16m/s 2。
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/s 2.(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/s 2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。
高中物理牛顿第二定律实验题专题训练含答案
高中物理牛顿第二定律实验题专题训练含答案姓名:__________ 班级:__________考号:__________一、填空题(共30题)1、一物体置于光滑水平面上,受6N水平拉力作用,从静止出发经过2s速度增加到24m/s,则此物体的质量为kg.2、在验证牛顿第二定律的实验中,测量长度的工具是____,精度是___mm;测量时间的工具是____ ;测量质量的工具是____.3、一物体置于光滑的水平面上,在10 N水平拉力作用下,从静止出发经2秒,速度增加到10m/s,则此物体的质量为 kg。
4、在水平面上用水平力F拉物体从静止开始做匀加速直线运动,当速度达到v时撤掉F,物体在水平面上滑行直到停止,物体的速度图象如图所示,物体在水平面上的摩擦力为F f ,则F∶F f =5、如右上图所示,车厢中有一倾角为30°的斜面,当火车以10m/s2加速度沿水平方向向左运动时,斜面上的物体m与车厢相对静止,物体m所受摩擦力的方向是 .6、如图所示,质量为M的木板放在倾角为θ的光滑斜面上,质量为m的人在木板上跑,假如脚与板接触处不打滑.要保持木板相对斜面静止,人应以__________的加速度沿斜面向__________方向跑动.7、如图所示,在水平地面上有一辆运动的平板小车,车上固定一个盛水的杯子,杯子的直径为R。
当小车作匀加速运动时,水面呈如图所示状态,左右液面的高度差为h,则小车的加速度方向指向_______加速度的大小为__________8、如图1—10所示,质量为m的木箱在推力F的作用下在水平面上运动,F与水平方向的夹角为θ,木箱与水平面间的动摩擦因数为μ,则水平面给木箱的支持力大小为,木箱受到的摩擦力大小为。
9、在①研究加速度与外力(质量m一定)的关系;②验证机械能守恒定律;③探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系三个实验中;某同学正确做出了三个实验的图像,如下图中A、B、C所示。
根据坐标轴代表的物理量判断;A实验的图像斜率表示____ ;B实验图像的斜率表示_____,C实验图像的斜率表示______.。
牛顿第二定律实验练习题含答案(供参考)(新)
牛顿第二定律实验练习题1.关于“验证牛顿运动定律”的实验,下列说法中符合实际的是() A.通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究,能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.通过保持小车质量不变,只改变小车的拉力的研究,就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C.通过保持小车受力不变,只改变小车质量的研究,就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D.先不改变小车质量,研究加速度与力的关系;再不改变受力,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系2.如图所示,在探究牛顿运动定律的演示实验中,若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2,车中所放砝码的质量分别为m1、m2,打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2,则在实验误差允许的范围内,有()A.当m1=m2、F1=2F2时,x1=2x2B.当m1=m2、F1=2F2时,x2=2x1C.当m1=2m2、F1=F2时,x1=2x2D.当m1=2m2、F1=F2时,x2=2x13.若测得某一物体质量m一定时,a与F的有关数据资料如下表所示:a/(m·s-2) 1.98 4.06 5.958.12F/N 1.00 2.00 3.00 4.00(1)根据表中数据,画出a-F图象.(2)根据图象判定:当m一定时,a与F的关系为______________(3)若甲、乙两同学在实验过程中,由于没有按照正确步骤进行实验,处理数据后得出如图所示的a-F图象.试分析甲、乙两同学可能存在的问题:甲:_____________________________________________________乙:_____________________________________________________4.某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,图(a)所示为实验装置简图.(交流电的频率为50 Hz)(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2.(保留两位有效数字)(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1m数据如下表:实验次数12345678小车加速度a/m·s-21.90 1.72 1.49 1.25 1.000.750.500.30小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.71 1.00 1.671m/kg-1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.000.60 请在下图所示的坐标纸中画出a-1m图线,并由图线求出小车加速度a与质量倒数1m之间的关系式是________________________5.为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,光电门间距离为x,牵引砝码的质量为m.回答下列问题:(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位?答:____________________________________________________________________(2)若取M=0.4 kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是A.m1=5 g B.m2=15 gC.m3=40 g D.m4=400 g(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,求得的加速度的表达式为______________________________(用Δt1、Δt2、D、x表示)6.在用DIS研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a)所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端.实验中把重物的重力作为拉力F,改变重物重力重复实验四次,列表记录四组数据.(1)在坐标纸上作出小车加速度a和拉力F的关系图线;(2)从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是:__________________________;a/ms-2 2.01 2.98 4.02 6.00F/N 1.00 2.00 3.00 5.003.0a/ms-21.02.04.02.06.04.0F/N位移传感器(接收器)小车位移传感器(发射器)重物轨道)a图((3)如果实验时,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,如图(b)所示.从理论上分析,该实验图线的斜率将___________.(填“变大”,“变小”,“不变”)7.如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.(1)验证在质量不变的情况下,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.①a-F图象斜率的物理意义是_________________________________________.②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理?答:________.(填“合理”或“不合理”)③本次实验中,是否应该满足M≫m这样的条件?答:________(填“是”或“否”);理由是______________________________________________________.(2)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m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,故系统所受的合外力不变.用图象法处理数据时,以加速度a为纵横,应该以______倒数为横轴.参考答案位移传感器(接收器)小车力传感器位移传感器(发射器)重物轨道)b图(1.解析:验证牛顿运动定律的实验,是利用控制变量法,探究加速度a 与合外力F 、物体质量m 的关系,故D 项正确.答案:D2.解析:当m 1=m 2、F 1=2F 2时,由F =ma 可知,a 1=2a 2,再由x =12at 2可得:x 1=2x 2,故A 正确,B 错误;当m 1=2m 2、F 1=F 2时,a 1=12a 2,再由x =12at 2可得:x 1=12x 2,故C 错误,D 正确.答案:AD3.解析:(1)若a 与F 成正比,则图象是一条过原点的直线.同时,因实验中不可避免地出现误差,研究误差产生的原因,从而减小误差,增大实验的准确性,则在误差允许范围内图象是一条过原点的直线即可.连线时应使直线过尽可能多的点,不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧,离直线较远的点应视为错误数据,不予以考虑.描点画图如图所示.(2)由图可知a 与F 的关系是正比例关系.(3)图中甲在纵轴上有较大截距,说明绳对小车拉力为零时小车就有加速度a 0,可能是平衡摩擦力过度所致.乙在横轴上有截距,可能是实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够. 答案:(1)见解析 (2)正比例关系(3)平衡摩擦力时木板抬的过高 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够4.解析:(1)由逐差法得a =a =(x 3+x 4)-(x 1+x 2)(4T )2=[(7.72+7.21)-(6.70+6.19)]×10-216×0.022m/s 2≈3.2 m/s 2 (2)如图所示,a =12mN答案:见解析5.解析:(1)如果气垫导轨水平,则不挂砝码时,M 应能在任意位置静止不动,或推动M 后能使M 匀速运动.(2)应满足M ≫m ,故m 4=400 g 不合适. (3)由v 1=D Δt 1,v 2=DΔt 2,v 22-v 12=2ax可得:a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22x.答案:(1)取下牵引砝码,M 放在任意位置都不动;或取下牵引砝码,轻推滑行器M ,数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等 (2)D(3)a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22x6. (1) (2)倾角过大 观察图像可以发现,当外力为零 时,加速度a 不等于0,说明在平衡摩擦力时轨道倾角过大,使得重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。
牛顿第二定律(精品试题及参考答案)
牛顿第二定律精品试题1.关于物体的加速度和所受合外力的关系,有下列几种说法,其中正确的是()A.物体所受的合外力为零,加速度一定为零B.合外力发生变化时,物体的加速度一定改变C.物体所受合外力的方向一定和物体加速度的方向相同D.物体所受合外力的方向可能和物体加速度的方向相反2.给静止在光滑水平面上的物体施加一个水平拉力,当拉力刚开始作用的瞬间,下列说法正确的是()A.物体同时获得速度和加速度B.物体立即获得加速度,但速度仍为零C.物体立即获得速度,但加速度仍为零D.物体的速度和加速度均为零3.下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解正确的是()A.由F=ma可知,物体所受的合力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比B.由m=Fa可知,物体的质量与其所受的合力成正比,与其运动的加速度成反比C.由a=Fm可知,物体的加速度与其所受的合力成正比,与其质量成反比D.由m=Fa可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合力而求出4.在牛顿第二定律的表达式F=kma中,有关比例系数k 的下列说法中正确的是()A.在任何情况下k都等于1B .k 的数值由质量、加速度和力的大小决定C .k 的数值由质量、加速度和力的单位决定D .在国际单位制中k =15.一个质量为m =2 kg 的物体静止于光滑的水平面上,现在作用在物体上两个水平拉力F 1、F 2,已知F 1=3 N ,F 2=4 N ,则物体的加速度大小可能是( ) A .0.5 m/s 2 B .2.5 m/s 2 C .4 m/s 2 D .3.5 m/s 26.如图所示,两个质量相同的物体1和2,紧靠在一起放在光滑的水平面上,如果它们分别受到水平推力F 1和F 2的作用,而且F 1>F 2,则1施于2的作用力的大小为( ) A .F 1 B .F 2 C .(F 1+F 2)/2 D .(F 1-F 2)/27.如图所示,A 、B 两条直线是在A 、B 两地分别用竖直向上的力F 拉质量分别为m A 、m B 的物体得出的两个加速度a 与力F 的关系图线,由图线分析可知( ) A .两地的重力加速度g A >g B B .m A <m BC .两地的重力加速度g A <g BD .m A >m B 8.12F 1F 2A aBFO图3如图3所示,一个铁球从竖直立在地面上的轻质弹簧正上方某处自由落下,接触弹簧后弹簧做弹性压缩.从它接触弹簧开始到弹簧压缩到最短的过程中,小球的速度和受到的合力的变化情况是( )A .合力变小,速度变小B .合力变小,速度变大C .合力先变大后变小,速度先变小后变大D .合力先变小后变大,速度先变大后变小9.如图6所示,光滑水平面上,水平恒力F 拉小车和木块一起做匀加速直线运动,小车质量为M ,木块质量为m ,它们的共同加速度为a ,木块与小车间的动摩擦因数为μ,则在运动过程中( )图6A .木块受到的摩擦力大小一定为μmgB .木块受到的合力大小为maC .小车受到的摩擦力大小为mFm +MD .小车受到的合力大小为(m +M)aE .小车受到的合力大小为F F .小车受到的合力大小为F-maG .小车受到的合力大小为Ma10.(2012·江苏单科·5)如图9所示,一夹子夹住木块,在力F 作用下向上提升.夹子和木块的质量分别为m 、M ,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f ,若木块不滑动,力F 的最大值是 ( )A.2f (m +M )MB.2f (m +M )mC.2f (m +M )M -(m +M )gD.2f (m +M )m+(m +M )g 11.(2012·安徽理综·17)如图11所示,放在固定斜面上的物块以加速度a 沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F ,则 ( ) 图11A .物块可能匀速下滑B .物块仍以加速度a 匀加速下滑C .物块将以大于a 的加速度匀加速下滑D .物块将以小于a 的加速度匀加速下滑12.如图4所示,A 、B 两小球分别连在弹簧两端,B 端用细线固定在倾角为30°的光滑斜面上,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A 、B 两球的加速度分别为( )A.都等于g2 B.g2和0 图4C.M A+M BM B·g2和0 D.0和M A+M BM B·g213.图4如图4所示,质量为4 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5.物体受到大小为20 N与水平方向成37°角斜向上的拉力F作用时,沿水平面做匀加速运动,求物体加速度的大小.(g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos 37°=0.8)14.图2如图2所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,小球的悬线偏离竖直方向37°,球和车厢相对静止,球的质量为1 kg.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况;(2)求悬线对球的拉力.15.质量为m人站在自动扶梯上,扶梯正以加速度a向上加速运动,a与水平方向夹角为θ。
高中物理牛顿第二定律经典练习题专题训练(含答案)
高中物理牛顿第二定律经典练习题专题训
练(含答案)
高中物理牛顿第二定律经典练题专题训练(含答案)
1. Problem
已知一个物体质量为$m$,受到一个力$F$,物体所受加速度为$a$。
根据牛顿第二定律,力、质量和加速度之间的关系可以表示为:
$$F = ma$$
请计算以下问题:
1. 如果质量$m$为2kg,加速度$a$为3m/s^2,求所受的力
$F$的大小。
2. 如果质量$m$为5kg,力$F$的大小为10N,求物体的加速度$a$。
2. Solution
使用牛顿第二定律的公式$F = ma$来解决这些问题。
1. 问题1中,已知质量$m$为2kg,加速度$a$为3m/s^2。
将这些值代入牛顿第二定律的公式,可以得到:
$$F = 2 \times 3 = 6 \,\text{N}$$
所以,所受的力$F$的大小为6N。
2. 问题2中,已知质量$m$为5kg,力$F$的大小为10N。
将这些值代入牛顿第二定律的公式,可以得到:
$$10 = 5a$$
解方程可以得到:
$$a = \frac{10}{5} = 2 \,\text{m/s}^2$$
所以,物体的加速度$a$为2m/s^2。
3. Conclusion
通过计算题目中给定的质量、力和加速度,我们可以使用牛顿第二定律的公式$F = ma$来求解相关问题。
掌握这一定律的应用可以帮助我们更好地理解物体运动的规律和相互作用。
验证牛顿第二定律实验(有答案)
验证牛顿第二定律1.(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.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:砝码盘中砝码总重力F(N)—加速度a(m·s-2)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,请说明图像不过原点主要原因。
答案:(1) 也算对) ;(2)(见图);(3)未计入砝码盘的重力。
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2at x =∆,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 =,=∆x ()210-⨯m ,带入可得加速度a =s 2。
也可以使用最后一段和第二段的位移差求解,得加速度a =s 2. (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/s 2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。
实验验证牛顿第二定律习题及详解
实验:验证牛顿第二定律1.“验证牛顿运动定律〞的实验中,以下说法正确的选项是( )A.平衡摩擦力时,小盘应用细线通过定滑轮系在小车上B.实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于小盘和砝码的质量C.实验中如果用纵坐标表示加速度,用横坐标表示小车和车内砝码的总质量,描出相应的点在一条直线上时,即可证明加速度与质量成反比D.平衡摩擦力时,小车后面的纸带必须连好,因为运动过程中纸带也要受到阻力解析:平衡摩擦力时,细线不能系在小车上,纸带必须连好,故A错D对;小车和砝码的总质量应远大于小盘和砝码的总质量,故B对;假设横坐标表示小车和车内砝码的总质量,那么a-M图象是双曲线,不是直线,故C错.答案: BD2.(2021年三明模拟)用如图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律〞实验,甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图中的直线Ⅰ,乙同学画出的a-F图象为以下图中的直线Ⅱ.直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大,明显超出了误差范围,下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释,其中可能正确的选项是( )A.实验前甲同学没有平衡摩擦力B.甲同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了C.实验前乙同学没有平衡摩擦力D.乙同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了解析:由直线Ⅰ可知,甲同学在未对小车施加拉力F时小车就有了加速度,说明在平衡摩擦力时,把木板的末端抬得过高了,B正确,A错误;由直线Ⅱ可知,乙同学在对小车施加了一定的拉力时,小车的加速度仍等于零,故实验前乙同学没有平衡摩擦力或平衡摩擦力缺乏,C正确,D错误.答案:BC3.在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系〞实验中,某小组设计了如下图的实验装置.图中上下两层水平轨道外表光滑,两小车前端系上细线,细线跨过定滑轮并挂上砝码盘,两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开场运动,然后同时停顿.(1)在安装实验装置时,应调整滑轮的高度,使__________.在实验时,为减小系统误差,应使砝码盘和砝码的总质量________(选填“远大于〞、“远小于〞或“等于〞)小车的质量.(2)本实验通过比拟两小车的位移来比拟小车加速度的大小,能这样比拟,是因为________.解析:(1)在安装实验装置时,应调整滑轮的高度,使细线与水平轨道平行,在实验时,为使砝码和盘的总重力近似等于细线的拉力,作为小车所受的合外力,必须满足砝码和盘的总质量远小于小车的质量.(2)因为两小车同时开场运动,同时停顿,运动时间一样,由s=12at2可知,a与s成正比.答案:(1)小车与滑轮之间的细线与轨道平行远小于(2)两车从静止开场匀加速直线运动,且两车运动的时间一样,其加速度与位移成正比4.如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系〞的实验装置.(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持________不变,用钩码所受的重力作为________,用DIS测小车的加速度.(2)改变所挂钩码的数量,屡次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如下图).①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_______________.②(单项选择题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是( )A.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态C.所挂钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大解析:(1)因为要探索“加速度和力的关系〞所以应保持小车的总质量不变,钩码所受的重力作为小车所受外力.(2)由于OA段a-F关系为一倾斜的直线,所以在质量不变的条件下,加速度与外力成正比.由实验原理:mg=Ma得a=mgM =FM,而实际上a′=mg(M+m),可见AB段明显偏离直线是由于没有满足M≫m造成的.答案:(1)小车的总质量小车所受外力(2)①在质量不变的条件下,加速度与外力成正比②C5.(2021年高考江苏单科)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〞的实验装置(如下图).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)往砝码盘中参加一小砝码,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)从纸带上选取假设干计数点进展测量,得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表:时间t/s0速度v/(m·s-1)请根据实验数据作出小车的v-t图象.(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图像简要阐述理由.解析:(1)之前(2)如下图(3)同意.在v-t图象中,速度越大时,加速度越小,小车受到的合力越小,那么小车受空气阻力越大.答案:(1)之前(2)如下图(3)见解析6.(2021年潍坊模拟)为了探究加速度与力的关系,使用如下图的气垫导轨装置进展实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G、G2光电门时,光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录,滑行器连同1上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,光电门间距离为x,牵引砝码的质量为m.答复以下问题:(1)实验开场应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位?答:____________________________(2)假设取M=0.4 kg,改变m的值,进展屡次实验,以下m的取值不适宜的一个是___________________________.A.m1=5 g B.m2=15 gC.m3=40 g D.400 g(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达式为:___________________________.(用Δt1、Δt2、D、s表示)解析:(1)如果气垫导轨水平,那么不挂砝码时,M应能在任意位置静止不动,或推动M后能使M匀速运动.(2)应满足M ≫m ,故m 4=400 g 不适宜.(3)由v 1=D Δt 1,v 2=D Δt 2,v 22-v 21=2as 可得:a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22s. 答案:(1)取下牵引砝码,M 放在任意位置都不动;或取下牵引砝码,轻推滑行器M ,数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等.(2)D (3)a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22s。
关于验证牛顿第二定律实验的典型例题
关于验证牛顿第二定律实验的典型例题 2013.11典型例题1——在“验证牛顿第二定律”实验中,研究加速度与力的关系时得到如图所示的图像,试分析其原因.分析:在做关系实验时,用砂和砂桶重力mg代替了小车所受的拉力F,如图所示:事实上,砂和砂桶的重力mg与小车所受的拉力F是不相等的.这是产生实验系统误差的原因,为此,必须根据牛顿第二定律分析mg和F在产生加速度问题上存在的差别.由图像经过原点知,小车所受的摩擦力已被平衡.设小车实际加速度为a,由牛顿第二定律可得:即若视,设这种情况下小车的加速度为,则.在本实验中,M保持不变,与mg(F)成正比,而实际加速度a与mg成非线性关系,且m越大,图像斜率越小。
理想情况下,加速度a与实际加速度a差值为上式可见,m取不同值,不同,m越大,越大,当时,,,这就是要求该实验必须满足的原因所在.本题误差是由于砂及砂桶质量较大,不能很好满足造成的.点评:本实验的误差来源:因原理不完善引起的误差,本实验用砂和砂桶的总重力mg代替小车的拉力,而实际小车所受的拉力要小于砂和砂桶的总重力,这个砂和砂桶的总质量越接近小车和砝码的总质量,误差越大,反之砂和砂桶的总质量越小于小车和砝码的总质量,由此引起的误差就越小.因此满足砂和砂桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差.此误差可因为而减小,但不可能消去此误差.典型例题2——在利用打点计时器和小车做“验证牛顿第二定律”的实验时,实验前为什么要平衡摩擦力?应当如何平衡摩擦力?分析:牛顿第二定律表达式中的F,是物体所受的合外力,在本实验中,如果不采用一定的办法平衡小车及纸带所受的摩擦力,小车所受的合外力就不只是细绳的拉力,而应是细绳的拉力和系统所受的摩擦力的合力.因此,在研究加速度a和外力F的关系时,若不计摩擦力,误差较大,若计摩擦力,其大小的测量又很困难;在研究加速度a和质量m的关系时,由于随着小车上的砝码增加,小车与木板间的摩擦力会增大,小车所受的合外力就会变化(此时长板是水平放置的),不满足合外力恒定的实验条件,因此实验前必须平衡摩擦力.应如何平衡摩擦力?怎样检查平衡的效果?有人是这样操作的;把如图所示装置中的长木板的右端垫高一些,使之形成一个斜面,然后把实验用小车放在长木板上,轻推小车,给小车一个沿斜面向下的初速度,观察小车的运动情况,看其是否做匀速直线运动.如果基本可看作匀速直线运动,就认为平衡效果较好.这样操作有两个问题,一是在实验开始以后,阻碍小车运动的阻力不只是小车受到的摩擦力,还有打点计时器限位孔对纸带的摩擦力及打点时振针对纸带的阻力.在上面的做法中没有考虑后两个阻力,二是检验平衡效果的方法不当,靠眼睛的直接观察判断小车是否做匀速直线运动是很不可靠的.正确的做法是。
(完整word版)牛顿第二定律实验练习题(含答案)
牛顿第二定律实验练习题1.关于“验证牛顿运动定律”的实验,下列说法中符合实际的是() A.通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究,能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.通过保持小车质量不变,只改变小车的拉力的研究,就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C.通过保持小车受力不变,只改变小车质量的研究,就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D.先不改变小车质量,研究加速度与力的关系;再不改变受力,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系2.如图所示,在探究牛顿运动定律的演示实验中,若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2,车中所放砝码的质量分别为m1、m2,打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2,则在实验误差允许的范围内,有()A.当m1=m2、F1=2F2时,x1=2x2B.当m1=m2、F1=2F2时,x2=2x1C.当m1=2m2、F1=F2时,x1=2x2D.当m1=2m2、F1=F2时,x2=2x13(1)根据表中数据,画出a-F图象.(2)根据图象判定:当m一定时,a与F的关系为______________(3)若甲、乙两同学在实验过程中,由于没有按照正确步骤进行实验,处理数据后得出如图所示的a-F图象.试分析甲、乙两同学可能存在的问题:甲:_____________________________________________________乙:_____________________________________________________4.某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,图(a)所示为实验装置简图.(交流电的频率为50 Hz)(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2.(保留两位有效数字)(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1m数据如请在下图所示的坐标纸中画出a -1m图线,并由图线求出小车加速度a 与质量倒数1m之间的关系式是________________________5.为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G 1、G 2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G 1、G 2光电门时,光束被遮挡的时间Δt 1、Δt 2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M ,挡光片宽度为D ,光电门间距离为x ,牵引砝码的质量为m .回答下列问题:(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位?答:____________________________________________________________________(2)若取M =0.4 kg ,改变m 的值,进行多次实验,以下m 的取值不合适的一个是 A .m 1=5 g B .m 2=15 g C .m 3=40 g D .m 4=400 g(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,求得的加速度的表达式为 ______________________________(用Δt 1、Δt 2、D 、x 表示)6.在用DIS 研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a )所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端.实验中把重物的重力作为拉力F ,改变重物重力重复实验四次,列表记录四组数据.(1)在坐标纸上作出小车加速度a 和拉力F 的关系图线;(2)从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是:__________________________;位移传感器 (接收器)位移传感器 )a 图((3)如果实验时,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,如图(b)所示.从理论上分析,该实验图线的斜率将___________.(填“变大”,“变小”,“不变”)7.如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m ,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.(1)验证在质量不变的情况下,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. ①a -F 图象斜率的物理意义是_________________________________________. ②你认为把沙桶的总重力mg 当作合外力F 是否合理? 答:________.(填“合理”或“不合理”)③本次实验中,是否应该满足M ≫m 这样的条件? 答:________(填“是”或“否”);理由是______________________________________________________.(2)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m 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,故系统所受的合外力不变.用图象法处理数据时,以加速度a 为纵横,应该以______倒数为横轴.参考答案位移传感器(接收器)位移传感器1.解析:验证牛顿运动定律的实验,是利用控制变量法,探究加速度a 与合外力F 、物体质量m 的关系,故D 项正确.答案:D2.解析:当m 1=m 2、F 1=2F 2时,由F =ma 可知,a 1=2a 2,再由x =12at 2可得:x 1=2x 2,故A 正确,B 错误;当m 1=2m 2、F 1=F 2时,a 1=12a 2,再由x =12at 2可得:x 1=12x 2,故C 错误,D 正确.答案:AD3.解析:(1)若a 与F 成正比,则图象是一条过原点的直线.同时,因实验中不可避免地出现误差,研究误差产生的原因,从而减小误差,增大实验的准确性,则在误差允许范围内图象是一条过原点的直线即可.连线时应使直线过尽可能多的点,不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧,离直线较远的点应视为错误数据,不予以考虑.描点画图如图所示.(2)由图可知a 与F 的关系是正比例关系.(3)图中甲在纵轴上有较大截距,说明绳对小车拉力为零时小车就有加速度a 0,可能是平衡摩擦力过度所致.乙在横轴上有截距,可能是实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够. 答案:(1)见解析 (2)正比例关系(3)平衡摩擦力时木板抬的过高 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够4.解析:(1)由逐差法得a =a =(x 3+x 4)-(x 1+x 2)(4T )2=[(7.72+7.21)-(6.70+6.19)]×10-216×0.022m/s 2≈3.2 m/s 2 (2)如图所示,a =12mN答案:见解析5.解析:(1)如果气垫导轨水平,则不挂砝码时,M 应能在任意位置静止不动,或推动M 后能使M 匀速运动.(2)应满足M ≫m ,故m 4=400 g 不合适.(3)由v 1=D Δt 1,v 2=DΔt 2,v 22-v 12=2ax可得:a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22x.答案:(1)取下牵引砝码,M 放在任意位置都不动;或取下牵引砝码,轻推滑行器M ,数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等 (2)D(3)a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22x6. (1) (2)倾角过大 观察图像可以发现,当外力为零 时,加速度a 不等于0,说明在平衡摩擦力时轨道倾角过大,使得重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。
牛顿第二定律练习题(经典好题)
牛顿第二定律练习题(经典好题)1、当质量为m的物体受到水平拉力F作用时,其产生的加速度为a。
若水平拉力变为2F,则物体产生的加速度为2a,即选项C。
2、根据牛顿第二定律,单独作用于某一物体上的力和加速度之间成正比,因此F1/F2=3/1,即F1=3F2.两个力同时作用于该物体时,根据牛顿第二定律,加速度等于合力除以物体质量,因此可得加速度为4m/s2,即选项D。
3、根据牛顿第二定律,物体所受合力等于物体质量乘以加速度。
已知合力为F1+F2=14N,加速度为2.5m/s2,因此可得物体质量为5.6kg。
4、因为弹簧对两球的拉力大小相等,根据牛顿第二定律可得F/2=ma,其中a为两球的加速度。
因此A球的加速度为F/2m,B球的加速度为F/2m,即选项A和C。
5、由于两小球质量相等,因此在细绳烧断的瞬间,它们受到的合力相等,根据牛顿第二定律可得加速度大小相等,即aA=aB=g,即选项A。
6、(1)根据牛顿第一定律,匀速运动时物体所受合力为零,因此F=μG=0.3×200N=60N。
(2)根据牛顿第二定律,物体所受合力等于物体质量乘以加速度加上摩擦力,即F=ma+μmg。
代入已知数据可得F=ma+60N。
因为题目给定了加速度为10m/s2,因此可得F=ma+60N=200N。
7、根据牛顿第二定律,物体所受合力等于物体质量乘以加速度加上摩擦力,其中摩擦力的大小为物体与斜面间的滑动摩擦因数乘以物体所受垂直于斜面的支持力。
因为物体在斜面上匀速下滑,所以合力为零,即mgcosθ=μmgsinθ,解得滑动摩擦因数为μ=tanθ。
8、根据牛顿第一定律,球所受合力为零,因此挡板和斜面所受支持力大小相等,即F1=F2=G/2=10N。
9、物体受到的合力分解成水平方向和竖直方向的分力,其中竖直方向的分力等于物体重力,水平方向的分力等于恒力F的投影。
因为物体做匀速运动,所以水平方向的分力等于摩擦力,即Fcosθ=μmg,解得摩擦力大小为F=μmg/cosθ。
牛顿第二定律练习题(经典好题)
⽜顿第⼆定律练习题(经典好题)例. 1.如图5所⽰:三个共点⼒,F 1=5N ,F 2=10N ,F 3=15N ,θ=60°,它们的合⼒的x 轴⽅向的分量F x 为 ________N ,y 轴⽅向的分量F y 为 N ,合⼒的⼤⼩为 N ,合⼒⽅向与x 轴正⽅向夹⾓为。
12. (8分)如图6所⽰,θ=370,sin370=0.6,cos370=0.8。
箱⼦重G =200N ,箱⼦与地⾯的动摩擦因数µ=0.30。
要匀速拉动箱⼦,拉⼒F 为多⼤?2如图所⽰,质量为m 的物体在倾⾓为θ的粗糙斜⾯下匀速下滑,求物体与斜⾯间的滑动摩擦因数。
3.(6分)如图10所⽰,在倾⾓为α=37°的斜⾯上有⼀块竖直放置的档板,在档板和斜⾯之间放⼀个重⼒G=20N 的光滑球,把球的重⼒沿垂直于斜⾯和垂直于档板的⽅向分解为⼒F 1和F 2,求这两个分⼒F 1和F 2的⼤⼩。
4.质量为m 的物体在恒⼒F 作⽤下,F 与⽔平⽅向之间的夹⾓为θ,沿天花板向右做匀速运动,物体与顶板间动摩擦因数为µ,则物体受摩擦⼒⼤⼩为多少?:5如图所⽰,物体的质量kg m 4.4=,⽤与竖直⽅向成?=37θ的斜向右上⽅的推⼒F 把该物体压在竖直墙壁上,并使它沿墙壁在竖直⽅向上做匀速直线运动。
物体与墙壁间的动摩擦因数5.0=µ,取重⼒加速度2/10s m g =,求推⼒F 的⼤⼩。
(6.037sin =?,8.037cos =?)6如图所⽰,重⼒为500N 的⼈通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200N 的物体,当绳与⽔平⾯成60o ⾓时,物体静⽌,不计滑轮与绳的摩擦,求地⾯对⼈的⽀持⼒和摩擦⼒。
θ601如图所⽰,⼀个⼈⽤与⽔平⽅向成=⾓的斜向下的推⼒F推⼀个质量为20 kg的箱⼦匀速前进,如图(a)所⽰,箱⼦与⽔平地⾯间的动摩擦因数为=0.40.求:(1)推⼒F的⼤⼩;(2)若该⼈不改变⼒F的⼤⼩,只把⼒的⽅向变为与⽔平⽅向成⾓斜向上去拉这个静⽌的箱⼦,如图(b)所⽰,拉⼒作⽤2.0 s后撤去,箱⼦最多还能运动多长距离?(g取10 )。
验证牛顿第二定律实验练习
实验练习:验证牛顿第二定律1.如果a -1m图象是通过原点的一条直线,则说明( )A .物体的加速度a 与质量m 成正比B .物体的加速度a 与质量m 成反比C .物体的质量m 与加速度a 成正比D .物体的质量m 与加速度a 成反比2、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(1)分别画出a ~F 图象和a ~1/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 3、(2010·南通)如图甲所示是某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置,他将光电门固定在水平轨道上的B 点,用不同重物通过细线拉同一小车,每次小车都从同一位置A 由静止释放.(1)若用游标卡尺测出遮光条的宽度d 如图乙所示,则d =________cm ;实验时将小车从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt =2.0×10-2s ,则小车经过光电门时的速度为________m/s ;(2)实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等,则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为________;(3)测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间Δt,并算出相应小车经过光电门时的速度v,通过描点作出线性图象,研究小车加速度与力的关系,处理数据时应作出________(选填“v-m”或“v2-m”)图象;(4)某同学在(3)中作出的线性图象不通过坐标原点,其原因是____________.4.(2010·吉林二模)为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录.滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,光电门间距离为s,牵引砝码的质量为m.回答下列问题:(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位?答:________________________________________________________________________ (2)若取M=0.4kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是________.A.m1=5g B.m2=15gC.m3=40g D.m4=400g(3)在此实验中需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达式为:____________________(用Δt1、Δt2、D、S表示)5.利用实验探究“当合外力大小一定时,物体运动的加速度大小与其质量成反比”,给定的器材有:倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器、米尺、天平(含砝码)、钩码等.在实验过程中不考虑摩擦,重力加速度为g.请结合下列实验步骤回答相关问题.(1)用天平测出小车的质量为m0;(2)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,用计时器记下所用的时间为t0;(3)用米尺测出A1与A2之间的距离为s,则小车的加速度大小a=________;(4)用米尺测出A1相对于A2的高度为h0,则小车所受的合外力大小F=________;(5)在小车中加钩码,用天平测出此时小车与钩码的总质量m,同时通过改变斜面的倾角来改变固定点A1相对于A2的高度h,测出小车从A1静止开始下滑到斜面底端A2所需的时间t;问:质量不相等的前后两次应怎样操作才能使小车所受合外力大小一定?答:______________________________________________________________________;(6)多次改变小车钩码的总质量进行实验,测出各次对应的m、h、t的值.以______________为纵坐标、____________为横坐标建立坐标系,根据各组数据在坐标系中描点.如果这些点在一条过原点的直线上,则可间接说明“当合外力大小一定时,物体运动的加速度大小与其质量成反比.”7.(2010·徐州)光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器.当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系,其NQ是水平桌面,PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出).小车上固定着用于挡光的窄片K,测得其宽度为d,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2.(1)该实验中,在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时,保持M≫m,这样做的目的是________________________________________________________________________(2)为了计算出小车的加速度,除了测量d、t1和t2之外,还需要测量________,若上述测量量用x表示,则用这些物理量计算加速度的表达式为a=________;(3)某位同学经过测量、计算得到如下表数据,请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图象.(4)由是:________________________________________________________________________8、用如图所示装置探究“加速度与力的关系”。
牛顿第二定律经典习题训练含答案
精心整理题型一对牛顿第二定律的理解1、关于牛顿第二定律,下列说法正确的是( ) A .公式F =ma 中,各量的单位可以任意选取B .某一瞬间的加速度只决定于这一瞬间物体所受合外力,而与这之前或之后的受力无关C .公式F =ma 中,a 实际上是作用于该物体上每一个力所产生的加速度的矢量和D .物体的运动方向一定与它所受合外力方向一致 【变式】.从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个很小的力去推很重的桌子时,却推不动它,这是因为( ) A .牛顿的第二定律不适用于静止物体B .桌子的加速度很小,速度增量极小,眼睛不易觉察到C .推力小于静摩擦力,加速度是负的D .桌子所受的合力为零题型二 牛顿第二定律的瞬时性2、如图所示,质量均为m 的A 和B 两球用轻弹簧连接,A 球用细线悬挂起来,两球均处于静止状态.如果将悬挂A 球的细线剪断,此时A 和B 两球的瞬间加速度各是多少? 【变式】.(2010·全国卷Ⅰ)如图4—3—3,轻弹簧上端与一质量为m 的木块1相连,下端与另一质量为M 的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别 为a 1、a 2.重力加速度大小为g .则有( ) A.a1=0,a2=gB.a1=g,a2=gC.a1=0,a2=(m+M)g/MD.a1=g,a2=(m+M)g/M 题型三 牛顿第二定律的独立性3 如图所示,质量m =2kg 的物体放在光滑水平面上,受到水平且相互垂直的两个力F 1、F 2的作用,且F 1=3N ,F 2=4N .试求物体的加速度大小. 【变式】.如图所示,电梯与水平面夹角为30°,当电梯加速向上运动时,梯面对人的支持力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍? 题型四 运动和力的关系4 如图所示,一轻质弹簧一端固定在墙上的O 点,自由伸长到B 点.今用一小物体m 把弹簧压缩到A 点(m 与弹簧不连接),然后释放,小物体能经B 点运动到C 点而静止.小物体m 与水平面间的动摩擦因数μ恒定,则下列说法中正确的是( ) A .物体从A 到B 速度越来越大 B .物体从A 到B 速度先增加后减小 C .物体从A 到B 加速度越来越小D .物体从A 到B 加速度先减小后增加 【变式】.(2010·福建理综高考)质量为2kg 的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等.从t =0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F 的作用,F 随时间t 的变化规律如图所示.重力加速度g 取10m/s 2,则物体在t =0至t =12s 这段时间的位移大小为( ) A .18mB .54m C .72mD .198m题型五 牛顿第二定律的应用5、质量为2kg 的物体与水平面的动摩擦因数为0.2,现对物体用一向右与水平方向成37°、大小为10N 的斜向上拉力F ,使之向右做匀加速直线运动,如图甲所示,求物体运动的加速度的大小.(g 取10m/s.)牛顿第二定律经典习题训练班级姓名【变式】.一只装有工件的木箱,质量m =40kg.木箱与水平地面的动摩擦因数μ=0.3,现用200N 的斜向右下方的力F 推木箱,推力的方向与水平面成θ=30°角,如下图所示.求木箱的加速度大小.(g 取9.8m/s 2) 强化练习 一、选择题1.下列说法中正确的是( )A .物体所受合外力为零,物体的速度必为零B .物体所受合外力越大,物体的加速度越大,速度也越大C .物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致D .物体的加速度方向一定与物体所受到的合外力方向一致 2.关于力的单位“牛顿”,下列说法正确的是( ) A .使2kg 的物体产生2m/s 2加速度的力,叫做1NB .使质量是0.5kg 的物体产生1.5m/s 2的加速度的力,叫做1NC .使质量是1kg 的物体产生1m/s 2的加速度的力,叫做1N D .使质量是2kg 的物体产生1m/s 2的加速度的力,叫做1N 3.关于牛顿第二定律,下列说法中正确的是( )A .加速度和力的关系是瞬时对应关系,即a 与F 是同时产生,同时变化,同时消失B .物体只有受到力作用时,才有加速度,但不一定有速度C .任何情况下,加速度的方向总与合外力方向相同,但与速度v 不一定同向D .当物体受到几个力作用时,可把物体的加速度看成是各个力单独作用所产生的分加速度的合成 4.质量为m 的物体从高处静止释放后竖直下落,在某时刻受到的空气阻力为F f ,加速度a =g ,则F f 的大小是( )A .F f =mgB .F f =mgC .F f =mgD .F f =mg5.如图1所示,底板光滑的小车上用两个量程为20N 、完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1kg 的物块,在水平地面上当小车做匀速直线运动时,两弹簧测力计的示数均为10N ,当小车做匀加速直线运动时,弹簧测力计甲的示数变为8N ,这时小车运动的加速度大小是( ) A .2m/s 2B .4m/s 2 C .6m/s 2D .8m/s 26.搬运工人沿粗糙斜面把一物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F 时,物体的加速度为a 1;若保持力的方向不变,大小变为2F 时,物体的加速度为a 2,则( ) A .a 1=a 2B .a 1<a 2<2a 1 C .a 2=2a 1D .a 2>2a 1 二、非选择题7.如图2所示,三物体A 、B 、C 的质量均相等,用轻弹簧和细绳相连后竖直悬挂,当把A 、B 之间的细绳剪断的瞬间,求三物体的加速度大小为a A 、a B 、a C .8.甲、乙、丙三物体质量之比为5∶3∶2,所受合外力之比为2∶3∶5,则甲、乙、丙三物体加速度大小之比为________.9.质量为2kg 的物体,运动的加速度为1m/s 2,则所受合外力大小为多大?若物体所受合外力大小为8N ,那么,物体的加速度大小为多大?10.质量为6×103kg 的车,在水平力F =3×104N 的牵引下,沿水平地面前进,如果阻力为车重的0.05倍,求车获得的加速度是多少?(g 取10m/s 2)11.质量为2kg 物体静止在光滑的水平面上,若有大小均为10N 的两个外力同时作用于它,一个力水平向东,另一个力水平向南,求它的加速度.12.质量m 1=10kg 的物体在竖直向上的恒定拉力F 作用下,以a 1=2m/s 2的加速度匀加速上升,拉图1 图力F 多大?若将拉力F 作用在另一物体上,物体能以a 2=2m/s 2的加速度匀加速下降,该物体的质量m 2应为多大?(g 取10m/s 2,空气阻力不计)13.在无风的天气里,一质量为0.2g 的雨滴在空中竖直下落,由于受到空气的阻力,最后以某一恒定的速度下落,这个恒定的速度通常叫收尾速度.(1)雨滴达到收尾速度时受到的空气阻力是多大?(g =10m/s 2)(2)若空气阻力与雨滴的速度成正比,试定性分析雨滴下落过程中加速度和速度如何变化. 参考答案1【答案】 BC 答案:D 2答案:B 球瞬间加速度aB =0.aA =2g ,方向向下.答案c 32.5m/s 2答案 4、【答案】 BD 答案:B 5、1234答案:562F 7物体受2g 0 89101112由牛顿第二定律F -m 1g =m 1a 1,代入数据得F =120N.若作用在另一物体上m 2g -F =m 2a 2,代入数据得m 2=15kg.答案:120N 15kg 13、解析:(1)雨滴达到收尾速度时受到的空气阻力和重力是一对平衡力,所以F f =mg =2×10-3N.(2)雨滴刚开始下落的瞬间,速度为零,因而阻力也为零,加速度为重力加速度g ;随着速度的增大,阻力也逐渐增大,合力减小,加速度也减小;当速度增大到某一值时,阻力的大小增大到等于重力,雨滴所受合力也为零,速度将不再增大,雨滴匀速下落.答案:(1)2×10-3N (2)加速度由g 逐渐减小直至为零,速度从零增大直至最后不变5。
牛顿第二定律实验总结、习题(含答案)
实验:验证牛顿第二定律【实验目的】验证牛顿第二定律,就是验证:(1)物体质量一定时,加速度与合外力成正比;(2)合外力一定时,物体的加速度与质量成反比。
【实验原理】1、保持研究对象(小车)的质量(M)不变,改变砂桶内砂的质量(m),即改变牵引力测出小车的对应加速度,用图像法验证加速度是否正比于作用力。
2、保持砂桶内砂的质量(m)不变,改变研究对象的质量(M),即往小车内加减砝码,测出小车对应的加速度,用图像法验证加速度是否反比于质量。
【实验器材】附有定滑轮的长木板、薄木垫、小车、细线、小桶及砂、打点计时器、低压交流电源、导线、天平(带一套砝码)、毫米刻度尺、纸带及复写纸等。
【实验步骤】1、用天平测出小车和小桶的质量M0和m0,并记录数值;2、按照要求安装实验器材,此时不把悬挂小桶用的细绳系在车上,即不给小车加牵引力;3、平衡摩擦力,在长木板不带定滑轮的一端下面垫薄木板,并反复移动其位置,直到打点计时器正常工作后,小车在斜面上的运动可以保持匀速直线运动状态为止。
4、记录小车及车内所加砝码的质量;称好砂子后将砂倒入小桶,把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶;此时要调整定滑轮的高度使绳与木板平行;接通电源,放开小车,待打点计时器在纸带上打好点后,取下纸带,做好标记。
5、保持小车的总质量不变,改变砂的质量(均要用天平称量),按步骤4中方法打好纸带,做好标记。
6、在每条纸带上选取一段比较理想的部分,分别计算出加速度值。
7、用纵坐标表示加速度,横坐标表示作用力(即砂和砂桶的总重力mg),根据实验结果画出相应的点,如果这些点在一条直线上,便证明了质量一定的情况下,加速度与合外力成正比。
8、保持砂和桶的质量不变,在小车上加砝码(需记录好数据),重复上面的实验步骤,求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度,横坐标表示小车及砝码的总质量的倒数1M,根据实验结果画出相应的点,如果这些点在一条直线上,就证明了合外力一定的情况下,加速度与质量成反比。
牛顿第二定律实验练习题(含答案)
牛顿第二定律实验练习题之马矢奏春创作创作时间:二零二一年六月三十日1.关于“验证牛顿运动定律”的实验, 下列说法中符合实际的是( )A.通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究, 能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.通过坚持小车质量不变, 只改变小车的拉力的研究, 就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C.通过坚持小车受力不变, 只改变小车质量的研究, 就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D.先不改变小车质量, 研究加速度与力的关系;再不改变受力, 研究加速度与质量的关系, 最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系2.如图所示, 在探究牛顿运动定律的演示实验中, 若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2, 车中所放砝码的质量分别为m1、m2, 翻开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2, 则在实验误差允许的范围内, 有( ) A.当m1=m2、F1=2F2时, x1=2x2B.当m1=m2、F1=2F2时, x2=2x1C.当m1=2m2、F1=F2时, x1=2x2D.当m1=2m2、F1=F2时, x2=2x13.若测得某一物体质量m一按时, a与F的有关数据资料如下表所示:a/(m·s-2)F/N(1)根据表中数据, 画出a-F图象.(2)根据图象判定:当m一按时, a与F的关系为______________(3)若甲、乙两同学在实验过程中, 由于没有依照正确步伐进行实验, 处置数据后得出如图所示的a-F图象.试分析甲、乙两同学可能存在的问题:甲:_____________________________________________________乙:_____________________________________________________4.某同学设计了一个探究加速度a 与物体所受合力F 及质量m 关系的实验, 图(a)所示为实验装置简图.(交流电的频率为50 Hz)(1)图(b)所示为某次实验获得的纸带, 根据纸带可求出小车的加速度年夜小为________m/s2.(保管两位有效数字)(2)坚持砂和砂桶质量不变, 改变小车质量m, 分别获得小车加速度a 与质量m 及对应的1m数据如下表:请在下图所示的坐标纸中画出a -m图线, 并由图线求出小车加速度a 与质量倒数1m之间的关系式是________________________5.为了探究加速度与力的关系, 使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门, 它们与数字计时器相连, 当滑行器通过G1、G2光电门时, 光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被丈量并记录, 滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M, 挡光片宽度为D, 光电门间距离为x, 牵引砝码的质量为m.回答下列问题:(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉, 使气垫导轨水平, 在不增加其他仪器的情况下, 如何判定调节是否到位?答:____________________________________________________________________(2)若取M =0.4 kg, 改变m 的值, 进行屡次实验, 以下m的取值分歧适的一个是A .m1=5 gB .m2=15 gC .m3=40 gD .m4=400 g(3)在此实验中, 需要测得每一个牵引力对应的加速度, 求得的加速度的表达式为______________________________(用Δt1、Δt2、D 、x 暗示) 6.在用DIS 研究小车加速度与外力的关系时, 某实验小组先用如图(a )所示的实验装置, 重物通过滑轮用细线拉小车, 位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动, 位移传感器(接收器)固定在轨道一端.实验中把重物的重力作为拉力F, 改变重物重力重复实验四次, 列表记录四组数据.(1)在坐标纸上作出小车加速度a 和拉力F 的关系图线;(2)从所得图线分析该实验小组在把持过程中的不妥之处是:__________________________; (3)如果实验时, 在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器, 如图(b)所示.从理论上分析, 该实验图线的斜率将___________.(填“变年夜”, “变小”, “不变”)7.如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律, 小车上固定一个盒子, 盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m, 小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M. (1)验证在质量不变的情况下, 加速度与合外力成正比:从盒a/ms-2F/N a/ms -2 0F /N 位移传感器 (接收器) 小车 力传感器 位移传感器(发射器)重物 轨道子中取出一些沙子, 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.屡次改变合外力F 的年夜小, 每次城市获得一个相应的加速度.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.①a -F 图象斜率的物理意义是_________________________________________.②你认为把沙桶的总重力mg 看成合外力F 是否合理?答:________.(填“合理”或“分歧理”)③本次实验中, 是否应该满足M ≫m 这样的条件?答:________(填“是”或“否”);理由是______________________________________________________.(2)验证在合外力不变的情况下, 加速度与质量成反比:坚持桶内沙子质量m 不变, 在盒子内添加或去失落一些沙子, 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, 故系统所受的合外力不变.用图象法处置数据时, 以加速度a 为纵横, 应该以______倒数为横轴.参考谜底1.解析:验证牛顿运动定律的实验, 是利用控制变量法, 探究加速度a 与合外力F 、物体质量m 的关系, 故D 项正确.谜底:D2.解析:当m1=m2、F1=2F2时, 由F =ma 可知, a1=2a2, 再由x =12at2可得:x1=2x2, 故A 正确, B 毛病;当m1=2m2、F1=F2时, a1=12a2, 再由x =12at2可得:x1=12x2, 故C 毛病, D 正确.谜底:AD3.解析:(1)若a 与F 成正比, 则图象是一条过原点的直线.同时, 因实验中不成防止地呈现误差, 研究误差发生的原因, 从而减小误差, 增年夜实验的准确性, 则在误差允许范围内图象是一条过原点的直线即可.连线时应使直线过尽可能多的点, 不在直线上的点应年夜致对称地分布在直线两侧, 离直线较远的点应视为毛病数据, 不予以考虑.描点画图如图所示.(2)由图可知a 与F 的关系是正比例关系.(3)图中甲在纵轴上有较年夜截距, 说明绳对小车拉力为零时小车就有加速度a0, 可能是平衡摩擦力过度所致.乙在横轴上有截距, 可能是实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.谜底:(1)见解析 (2)正比例关系(3)平衡摩擦力时木板抬的过高 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够4.解析:(1)由逐差法得a =a =错误!=错误!m/s2≈3.2 m/s2(2)如图所示, a =12mN 谜底:见解析5.解析:(1)如果气垫导轨水平, 则不挂砝码时, M 应能在任意位置静止不动, 或推动M 后能使M 匀速运动.(2)应满足M ≫m, 故m4=400 g 分歧适.2ax =v12-, v22D Δt2=, v2D Δt1=v1由(3).错误!=a 可得: 谜底:(1)取下牵引砝码, M 放在任意位置都不动;或取下牵引砝码, 轻推滑行器M, 数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等(2)D错误!=(3)a 6. (1) (2)倾角过年夜 观察图像可以发现, 当外力为零 时, 加速度a 不即是0, 说明在平衡摩擦力时轨道倾角过年夜, 使得重力沿斜面向下的分力年夜于摩擦力. (3)变年夜本实验中, 以重物重力mg 作为外力F, 其实是整体的合力即a=F/(M+m) , 图像斜率为1/(M+m) 换用力传感器后, 拉力F 只是小车的合力此时a=F/M , 斜率1/M , 所以斜率变年夜.7.解析:(1)将车内的沙子转移到桶中, 就保证了M +m 不变, 即系统的总质量不变, 研究对象是整个系统, a =F 合/(M +m)=mg/(M +m), 可见a -F 图象斜率的物理意义是1/(M +m), 系统的合外力就即是所悬挂沙桶的重力mg, 不用满足M ≫m 这样的条件.(2)向小车内添加或去失落部份沙子, 是改变系统的总质量M +m, 而系统的合外力仍即是所悬挂沙桶的重力mg, 保证了合外力不变.谜底:(1)①1/(M+m) ②合理 ③否 因为实验的研究对象是整创作时间:二零二一年六月三十日。
牛顿第二定律实验练习题(含答案)精编版
牛顿第二定律实验练习题1.关于“验证牛顿运动定律”的实验,下列说法中符合实际的是() A.通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究,能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.通过保持小车质量不变,只改变小车的拉力的研究,就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C.通过保持小车受力不变,只改变小车质量的研究,就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D.先不改变小车质量,研究加速度与力的关系;再不改变受力,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系2.如图所示,在探究牛顿运动定律的演示实验中,若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2,车中所放砝码的质量分别为m1、m2,打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2,则在实验误差允许的范围内,有()A.当m1=m2、F1=2F2时,x1=2x2B.当m1=m2、F1=2F2时,x2=2x1C.当m1=2m2、F1=F2时,x1=2x2D.当m1=2m2、F1=F2时,x2=2x13(1)根据表中数据,画出a-F图象.(2)根据图象判定:当m一定时,a与F的关系为______________(3)若甲、乙两同学在实验过程中,由于没有按照正确步骤进行实验,处理数据后得出如图所示的a-F图象.试分析甲、乙两同学可能存在的问题:甲:_____________________________________________________乙:_____________________________________________________4.某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,图(a)所示为实验装置简图.(交流电的频率为50 Hz)(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2.(保留两位有效数字)(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1m数据如请在下图所示的坐标纸中画出a -1m图线,并由图线求出小车加速度a 与质量倒数1m之间的关系式是________________________5.为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G 1、G 2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G 1、G 2光电门时,光束被遮挡的时间Δt 1、Δt 2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M ,挡光片宽度为D ,光电门间距离为x ,牵引砝码的质量为m .回答下列问题:(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位?答:____________________________________________________________________(2)若取M =0.4 kg ,改变m 的值,进行多次实验,以下m 的取值不合适的一个是 A .m 1=5 g B .m 2=15 g C .m 3=40 g D .m 4=400 g(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,求得的加速度的表达式为 ______________________________(用Δt 1、Δt 2、D 、x 表示)6.在用DIS 研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a )所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端.实验中把重物的重力作为拉力F ,改变重物重力重复实验四次,列表记录四组数据.(1)在坐标纸上作出小车加速度a 和拉力F 的关系图线;(2)从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是:__________________________;位移传感器 (接收器)位移传感器 )a 图((3)如果实验时,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,如图(b)所示.从理论上分析,该实验图线的斜率将___________.(填“变大”,“变小”,“不变”)7.如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m ,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.(1)验证在质量不变的情况下,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. ①a -F 图象斜率的物理意义是_________________________________________. ②你认为把沙桶的总重力mg 当作合外力F 是否合理? 答:________.(填“合理”或“不合理”)③本次实验中,是否应该满足M ≫m 这样的条件? 答:________(填“是”或“否”);理由是______________________________________________________.(2)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m 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,故系统所受的合外力不变.用图象法处理数据时,以加速度a 为纵横,应该以______倒数为横轴.参考答案位移传感器(接收器)位移传感器1.解析:验证牛顿运动定律的实验,是利用控制变量法,探究加速度a 与合外力F 、物体质量m 的关系,故D 项正确.答案:D2.解析:当m 1=m 2、F 1=2F 2时,由F =ma 可知,a 1=2a 2,再由x =12at 2可得:x 1=2x 2,故A 正确,B 错误;当m 1=2m 2、F 1=F 2时,a 1=12a 2,再由x =12at 2可得:x 1=12x 2,故C 错误,D 正确.答案:AD3.解析:(1)若a 与F 成正比,则图象是一条过原点的直线.同时,因实验中不可避免地出现误差,研究误差产生的原因,从而减小误差,增大实验的准确性,则在误差允许范围内图象是一条过原点的直线即可.连线时应使直线过尽可能多的点,不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧,离直线较远的点应视为错误数据,不予以考虑.描点画图如图所示.(2)由图可知a 与F 的关系是正比例关系.(3)图中甲在纵轴上有较大截距,说明绳对小车拉力为零时小车就有加速度a 0,可能是平衡摩擦力过度所致.乙在横轴上有截距,可能是实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够. 答案:(1)见解析 (2)正比例关系(3)平衡摩擦力时木板抬的过高 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够4.解析:(1)由逐差法得a =a =(x 3+x 4)-(x 1+x 2)(4T )2=[(7.72+7.21)-(6.70+6.19)]×10-216×0.022m/s 2≈3.2 m/s 2 (2)如图所示,a =12mN答案:见解析5.解析:(1)如果气垫导轨水平,则不挂砝码时,M 应能在任意位置静止不动,或推动M 后能使M 匀速运动.(2)应满足M ≫m ,故m 4=400 g 不合适.(3)由v 1=D Δt 1,v 2=DΔt 2,v 22-v 12=2ax可得:a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22x.答案:(1)取下牵引砝码,M 放在任意位置都不动;或取下牵引砝码,轻推滑行器M ,数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等 (2)D(3)a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22x6. (1) (2)倾角过大 观察图像可以发现,当外力为零 时,加速度a 不等于0,说明在平衡摩擦力时轨道倾角过大,使得重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。
(完整word版)牛顿第二定律实验练习题含答案
牛顿第二定律实验练习题1.关于“验证牛顿运动定律”的实验,下列说法中符合实际的是() A.通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究,能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.通过保持小车质量不变,只改变小车的拉力的研究,就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C.通过保持小车受力不变,只改变小车质量的研究,就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D.先不改变小车质量,研究加速度与力的关系;再不改变受力,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系2.如图所示,在探究牛顿运动定律的演示实验中,若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2,车中所放砝码的质量分别为m1、m2,打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2,则在实验误差允许的范围内,有()A.当m1=m2、F1=2F2时,x1=2x2B.当m1=m2、F1=2F2时,x2=2x1C.当m1=2m2、F1=F2时,x1=2x2D.当m1=2m2、F1=F2时,x2=2x13(1)根据表中数据,画出a-F图象.(2)根据图象判定:当m一定时,a与F的关系为______________(3)若甲、乙两同学在实验过程中,由于没有按照正确步骤进行实验,处理数据后得出如图所示的a-F图象.试分析甲、乙两同学可能存在的问题:甲:_____________________________________________________乙:_____________________________________________________4.某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,图(a)所示为实验装置简图.(交流电的频率为50 Hz)(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2.(保留两位有效数字)(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1m数据如请在下图所示的坐标纸中画出a -1m图线,并由图线求出小车加速度a 与质量倒数1m之间的关系式是________________________5.为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G 1、G 2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G 1、G 2光电门时,光束被遮挡的时间Δt 1、Δt 2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M ,挡光片宽度为D ,光电门间距离为x ,牵引砝码的质量为m .回答下列问题:(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位?答:____________________________________________________________________(2)若取M =0.4 kg ,改变m 的值,进行多次实验,以下m 的取值不合适的一个是 A .m 1=5 g B .m 2=15 g C .m 3=40 g D .m 4=400 g(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,求得的加速度的表达式为 ______________________________(用Δt 1、Δt 2、D 、x 表示)6.在用DIS 研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a )所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端.实验中把重物的重力作为拉力F ,改变重物重力重复实验四次,列表记录四组数据.(1)在坐标纸上作出小车加速度a 和拉力F 的关系图线;(2)从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是:__________________________;位移传感器 (接收器)位移传感器 )a 图((3)如果实验时,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,如图(b)所示.从理论上分析,该实验图线的斜率将___________.(填“变大”,“变小”,“不变”)7.如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m ,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.(1)验证在质量不变的情况下,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.①a -F 图象斜率的物理意义是_________________________________________. ②你认为把沙桶的总重力mg 当作合外力F 是否合理? 答:________.(填“合理”或“不合理”)③本次实验中,是否应该满足M ≫m 这样的条件? 答:________(填“是”或“否”);理由是______________________________________________________.(2)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m 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,故系统所受的合外力不变.用图象法处理数据时,以加速度a 为纵横,应该以______倒数为横轴.位移传感器 (接收器)位移传感器参考答案1.解析:验证牛顿运动定律的实验,是利用控制变量法,探究加速度a 与合外力F 、物体质量m 的关系,故D 项正确.答案:D2.解析:当m 1=m 2、F 1=2F 2时,由F =ma 可知,a 1=2a 2,再由x =12at 2可得:x 1=2x 2,故A 正确,B 错误;当m 1=2m 2、F 1=F 2时,a 1=12a 2,再由x =12at 2可得:x 1=12x 2,故C 错误,D 正确.答案:AD3.解析:(1)若a 与F 成正比,则图象是一条过原点的直线.同时,因实验中不可避免地出现误差,研究误差产生的原因,从而减小误差,增大实验的准确性,则在误差允许范围内图象是一条过原点的直线即可.连线时应使直线过尽可能多的点,不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧,离直线较远的点应视为错误数据,不予以考虑.描点画图如图所示.(2)由图可知a 与F 的关系是正比例关系.(3)图中甲在纵轴上有较大截距,说明绳对小车拉力为零时小车就有加速度a 0,可能是平衡摩擦力过度所致.乙在横轴上有截距,可能是实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够. 答案:(1)见解析 (2)正比例关系(3)平衡摩擦力时木板抬的过高 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够4.解析:(1)由逐差法得a =a =(x 3+x 4)-(x 1+x 2)(4T )2=[(7.72+7.21)-(6.70+6.19)]×10-216×0.022m/s 2≈3.2 m/s 2 (2)如图所示,a =12mN答案:见解析5.解析:(1)如果气垫导轨水平,则不挂砝码时,M 应能在任意位置静止不动,或推动M 后能使M 匀速运动.(2)应满足M ≫m ,故m 4=400 g 不合适. (3)由v 1=D Δt 1,v 2=DΔt 2,v 22-v 12=2ax可得:a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22x.答案:(1)取下牵引砝码,M 放在任意位置都不动;或取下牵引砝码,轻推滑行器M ,数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等 (2)D(3)a =(D Δt 2)2-(D Δt 1)22x6. (1) (2)倾角过大 观察图像可以发现,当外力为零 时,加速度a 不等于0,说明在平衡摩擦力时轨道倾角过大,使得重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。
验证牛顿第二定律实验精选习题.pdf
专题六《验证牛顿运动定律》1某同学设计了一个探究加速a 度与物体所受合力F 及质量m 的关系实验。
实验装置简图如图14-12所示,A 为小车,B 为打点计时器,C 为装有砂的砂桶,D 为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F 等于砂和砂桶总重量,小车运动加速度a可用纸带上点求得:图14-12(1)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m1数据如下表:次数1 2 3 4 5 6 7 8小车加速度a(m ·s -2)1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.5 00.30 小车质量m(kg)0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 m1(kg-1)4.003.503.002.52.001.401.000.60根据上表数据,为直观反映F 不变时a 与m 的关系,请在图14-13方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系,并作出图线。
图14-13从图线中得到F 不变时小车加速度a 与质量m1之间定量关系式是______。
(2)保持小车质量不变,改变砂和砂桶重量,该同学根据实验数据作出了加速度a 与合力F 图线如图14-14所示,该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是______。
2某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。
①下列做法正确的是___________(填字母代号)A .调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行B .在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上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倾斜度②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量木块和木块上砝码的总质量(填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)③甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a 与拉力F 的关系,分别得到图中甲、乙两条直线。
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专题六 《验证牛顿运动定律》
1某同学设计了一个探究加速a 度与物体所受合力F 及质量m 的关系实验。
实验装置简图如图14-12所示,A 为小车,B 为打点计时器,C 为装有砂的砂桶,D 为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F 等于砂和砂桶总重量,小车运动加速度a 可用纸带上点求得:
图14-12
(1)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m
1
数据如下表:
次数
1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度a (m ·s -
2) 1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.5 00.30 小车质量m (kg)
0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 m
1(kg -
1) 4.00
3.50
3.00
2.5
2.00
1.40
1.00
0.60
根据上表数据,为直观反映F 不变时a 与m 的关系,请在图14-13方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系,并作出图线。
图14-13
从图线中得到F 不变时小车加速度a 与质量
m
1
之间定量关系式是______。
(2)保持小车质量不变,改变砂和砂桶重量,该同学根据实验数据作出了加速度a 与合力F 图线如图14-14所示,该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是______。
2某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。
①下列做法正确的是___________(填字母代号)
A .调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B .在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上
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倾斜度
②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量 木块和木块上砝码的总质量(填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)
③甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a 与拉力F 的关
系,分别得到图中甲、乙两条直线。
设甲、乙用的木块质量分别为m 甲、m 乙,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲,μ乙,由图可知,m 甲 m 乙,μ甲 μ乙。
(填“大于”、“小于”或“等于”)
32012海淀二模)用如图甲所示装置做“探究物体的
加速度跟力的关系”的实验。
实验时保持小车的质量不变,用钩码所受的重力作为小车受到的合力,
用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动
的加速度。
①实验时先不挂钩码,反复调整垫木的左右位置,直到小车做匀速直线运动,这样做的目的是 。
②图乙为实验中打出的一条纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出了连续的5个计数点A 、B 、C 、D 、E ,相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出,测出各计数点到A 点之间的距离,如图乙所示。
已知打点计时器接在频率为50Hz 的交流电源两端,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a =____________m/s 2。
(结果保留两位有效数字)
③实验时改变所挂钩码的质量,分别测量小车在不同外力作用下的加速度。
根据测得的多组数据画出a -F 关系图线,如图丙所示。
此图线的AB 段明显偏离直线,造成此现象的主要原因可能是 。
(选填下列选项的序号)
木
甲 乙
丙
(2)在用图乙所示的装置“验证牛顿
第二定律”的实验中,保持小车质量一定时,验证小车加速度a与合力F的关系。
①除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线
及开关外,在下列器材中必须使用的有_________(选填选项前的字母)。
A.220V、50Hz的交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.秒表
E.天平(附砝码)
②为了使细线对小车的拉力等于小车所
受的合外力,以下操作正确的
是_________。
A.调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行
B.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时,应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上C.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时,应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上
③某同学得到了图丙所示的一条纸带,由此得到小车加速度的大小a =__________m/s2
(保留三位有效数字)。
④在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力m g,已知三位同学利用实
验数据做出的a-F图像如图丁中的1、2、3所示。
下列分
析正确的是_____(选填选项前的字母)。
A.出现图线1的原因可能是没有平衡摩擦力
B.出现图线2的原因可能是砝码和砝码盘的质量不合适
C.出现图线3的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜
度过大
⑤在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力
m g,由此造成的误差是______(选填“系统误差”或“偶
然误差”)。
设拉力的真实值为F
真,小车的质量为M,为了使5%
mg F
F
-
<
真
真
,应当
满足的条件是m
M
<______。
丁
2
3
F
O
a
1
乙
丙。