在做驗證牛頓第二定律的實驗時，某學(xué)生將實驗裝置如圖甲安裝，準(zhǔn)備接通電源后開始做實驗．
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①打點計時器是一種計時工具，應(yīng)該接
 
（填交流或直流）電源．
②圖中砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M．實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮。?br />試驗中，為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行．接下來還需要進行的一項操作是：（選擇最優(yōu)的選項）
A．將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動．
B．將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推一下小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動．
C．將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推一下小車，觀察判斷小車是否做勻速運動．
D．當(dāng)改變小車的質(zhì)量時，需要重新平衡摩擦力
③（2分）實驗中要進行質(zhì)量m和M的選取，才能認(rèn)為繩子的拉力約等于mg，以下最合理的一組是
 
．
A．M=100g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g
B．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
C．M=200g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g
D．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
④圖乙 是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為5個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出．量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為SAB=4.22cm、SBC=4.65cm、SCD=5.08cm、SDE=5.49cm．已知打點計時器的工作周期為T=0.02s，則打點計時器打下c點時的速度大小為：VC=
 
m/s（結(jié)果保留2位有效數(shù)字），小車的加速度的符號表達式為：a=
 
 （用上面的符號表示）．
⑤在驗證當(dāng)小車的質(zhì)量一定時，小車的加速度與合外力F的關(guān)系時，小華所在的實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如圖所示的a-F圖象，其原因可能是
 
；圖線的斜率代表的物理意義是：
 
．
分析：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
該實驗采用的是控制變量法研究，其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測量很重要．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
解答：解：①打點計時器是一種計時工具，應(yīng)該接交流電源．
②將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛沙和沙桶的情況下使小車恰好做勻速運動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．要判斷是否是勻速運動，我們可以從打出的紙帶相鄰的點的間距來判斷小車是否做勻速運動，
故選：B．
③當(dāng)m＜＜M時，即當(dāng)沙和沙桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于沙和沙桶的總重力．
故選：D．
④由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔t=5T，
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點時小車的瞬時速度大�。�
vC=
xBD
tBD
=
0.0465+0.0508
0.2
=0.49m/s
設(shè)A到B之間的距離為x1，以后各段分別為x2、x3、x4，
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小，
得：x3-x1=2a1T2 
x4-x2=2a2T2 
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對兩個加速度取平均值
得：a=
1
2
（a1+a2）
即小車運動的加速度計算表達式為：a=
sCD+SDE-SAB-SBC
(10T)2

⑤在驗證當(dāng)小車的質(zhì)量一定時，小車的加速度與合外力F的關(guān)系時，小華所在的實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如圖所示的a-F圖象，
其原因可能是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力時斜面的傾角大�。�
根據(jù)F=Ma得a=
F
 M

所以圖線的斜率代表的物理意義是：小車總質(zhì)量的倒數(shù)
1
M

故答案為：①交流．②B  ③D  ④0.49m/s，a=
sCD+SDE-SAB-SBC
(10T)2

⑤沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力時斜面的傾角大�。恍≤嚳傎|(zhì)量的倒數(shù)
1
M
點評：實驗問題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決．實驗中的第2題考查的是力學(xué)問題，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，會導(dǎo)致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力減小等現(xiàn)象，這些我們都要從學(xué)過的力學(xué)知識中解決．
紙帶的處理是運用勻變速直線運動的兩個推論去完成的．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

在做“驗證牛頓第二定律”的實驗時，計算出各紙帶的加速度后，將測得的反映加速度a和力F關(guān)系的有關(guān)資料記錄在表1中，將測得的反應(yīng)加速度a和質(zhì)量M關(guān)系的有關(guān)資料記錄想表2中
表一
a/（m．s-2） 1.98 4.06 5.95 8.12
F/N 1.00 2.00 3.00 4.00
表二
a/（m．s-2） 2.04 2.66 3.23 3.98
1/M/（kg-1） 0.50 0.67 0.80 1.00
（1）根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)，分別畫出a-F 圖象和a-1/M圖象

（2）由a-F 圖象可知，M=
0.50kg
0.50kg
．
（3）由a-1/M圖象可知，F(xiàn)=
4N
4N
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）①在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中需要將橡皮條的一端固定在水平木板上另一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套（如圖1所示）實驗中需用兩個彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條，以下幾項中必須注意的是
C
C

A．兩根細(xì)繩必須等長
B．橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上
C．在使用彈簧秤時要注意使彈簧秤與木板平面平行
②某同學(xué)在做研究彈簧的形變與外力的關(guān)系實驗時，將一輕彈簧豎直懸掛讓其自然下垂，然后在其下部施加外力F，測出彈簧的總長度X，改變外力F的大小，測出幾組數(shù)據(jù)，作出外力F與彈簧總長度X的關(guān)系圖線如圖2所示．（實驗過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進行的）由圖可知該該彈簧的勁度系數(shù)為
20
20
N/m
（2）在做驗證牛頓第二定律的實驗時，回答下列問題：
（如有計算，結(jié)果保留二位有效數(shù)字）
①打點計時器應(yīng)接
交流
交流
（填交流或直流）電源．
②試驗中，（如甲圖）為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行，接下來將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，讓小車一頭連著紙帶一頭連著沙桶，給打點計時器通電，輕推一下小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動．請指出此步驟的錯漏
應(yīng)該撤去沙桶
應(yīng)該撤去沙桶
；
③如圖乙所示為某次實驗得到的紙帶，紙帶中相鄰計數(shù)點間的距離已標(biāo)出，相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出．由此可求得小車的加速度大小
0.50
0.50
m/S2．
④在驗證當(dāng)小車的質(zhì)量一定其加速度與合外力F的關(guān)系時，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如圖丙所示的a-F圖象，則小車和砧碼的總質(zhì)量M為
1.0kg
1.0kg
，其圖象不過原點的原因是
平衡摩擦力時斜面的傾角太小或者平衡摩擦力不夠；
平衡摩擦力時斜面的傾角太小或者平衡摩擦力不夠；
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

在做“驗證牛頓第二定律”的實驗時（裝置如圖1所示）
（1）研究在作用力F一定時，小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系，某位同學(xué)設(shè)計的實驗步驟如下：
（A）用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量．
（B）按圖裝好實驗器材．使帶滑輪長木板右端抬起，平衡摩擦力．
（C）把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶．
（D）將打點計時器接在6V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量．
（E）保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實驗．

（F）分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值．
（G）作a-M關(guān)系圖象，并由圖象確定a、M關(guān)系．
在上述步驟中，有錯誤或處理不恰當(dāng)?shù)氖?BR>步驟
D
D
，應(yīng)把
6V電壓的蓄電池
6V電壓的蓄電池
改為
6V的低壓交流學(xué)生電源
6V的低壓交流學(xué)生電源
．
步驟
G
G
，應(yīng)把
a-M
a-M
改為
a-
1
M
a-
1
M
．
（2）利用上題裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗時：
甲同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象為圖2所示中的直線Ⅰ，乙同學(xué)畫出的圖象為圖中的Ⅱ直線．直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大．明顯超出了誤差范圍，下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋，其中可能正確的是
BC
BC
．
（A）實驗前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力
（B）甲同學(xué)在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了
（C）實驗前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力
（D）乙同學(xué)在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了
（3）在用接在50Hz交流電源上的打點計時器測定小車做勻加速直線運動的加速度的實驗中，得到如圖3所示的一條紙帶，從比較清晰的點開始起，每5個打印點取一個計數(shù)點，分別標(biāo)上0、1、2、3…量得0與1兩點間的距離s1=30mm，3與4兩點間的距離s4=48mm，打下0與1兩點之間時間內(nèi)小車的平均速度
0.30
0.30
m/s，則小車的加速度為
0.60
0.60
m/s2．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?寶應(yīng)縣一模）在做“驗證牛頓第二定律”的實驗時，某同學(xué)得到一條用打點計時器打出的紙帶．并在其上取了O、A、B、C、D、E、F 7個計數(shù)點（每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個打點計時器打下的點，本圖中沒有畫出）打點計時器用的是220V、50Hz的交流電源．

（1）實驗時，在正確安裝好裝置后，把小車放到靠近打點計時器的位置，再先
先接電源
先接電源
后
釋放小車
釋放小車
，使小車運動，而后得到反映小車運動的紙帶．
（2）利用紙帶的數(shù)據(jù)可計算得出該物體的加速度a為
0.64
0.64
m/s2；（計算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）
（3）如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率是f=51Hz，而做實驗的同學(xué)并不知道，由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測量值比實際值偏
偏小
偏小
．（填“大”或“小”）．

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科目：高中物理 來源： 題型：


（1）某校學(xué)習(xí)興趣小組在研究“探索小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗，圖是某次實驗得出的紙帶，所用電源的頻率為50HZ，舍去前面比較密集的點，從0點開始，每5個連續(xù)點取1個計數(shù)點，標(biāo)以1、2、3…．各計數(shù)點與0計數(shù)點之間的距離依次為d1=3cm，d2=7.5cm，d3=13.5cm，則①物體做
勻加速直線
勻加速直線
的運動，理由是
△s=常數(shù)
△s=常數(shù)
；②物體通過1計數(shù)點的速度v1=
0.375
0.375
m/s；③物體運動的加速度為a=
1.5
1.5
m/s2．
（2）在根據(jù)圖2裝置在進行驗證牛頓第二定律的實驗中，備有下列器材：
A、電磁打點計時器；B、天平；C、秒表；D、220V交流電源；E、電池；F、學(xué)生電源；G、紙帶；H、細(xì)繩、砝碼、實驗小車；I、長木板（一端帶定滑輪）；J、毫米刻度尺；
①實驗中應(yīng)選用的器材有：
A、B、F、G、H、I、J
A、B、F、G、H、I、J

實驗的研究對象是
實驗小車
實驗小車

②本實驗分兩大步驟進行：
第一步：
第一步：研究a與F的關(guān)系（m一定）
第一步：研究a與F的關(guān)系（m一定）
；
第二步：
第二步：研究a與m的關(guān)系（F一定）
第二步：研究a與m的關(guān)系（F一定）

③某同學(xué)在做“驗證牛頓第二定律”的實驗時，不慎將已平衡好摩擦力的長木板下面墊的小木片向遠(yuǎn)離定滑輪端移動一段距離而沒有發(fā)現(xiàn)，那么描繪出來的a-F圖象應(yīng)是下圖中的哪一個？
B
B

A、B、C、D、

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同步練習(xí)冊答案