1、課時作業14實驗：驗證牛頓運動定律時間：45分鐘1如圖是某同學用來探究“小車的加速度與外力關系”的實驗裝置，軌道上的b點固定一光電門，平衡摩擦力后將連接小車的細線跨過滑輪系住小鉤碼，在a點釋放小車，測出小車上擋光片通過光電門的時間為t.(1)若擋光片的寬度為d，擋光片前端距光電門的距離為l，則小車的加速度a.(2)在該實驗中，下列操作中正確的是(bc)a要用天平稱量小車質量b每次改變鉤碼，都不需要測量其質量(或重力)c調節滑輪的高度，使細線與軌道平行d每次小車從a點出發允許有不同的初速度解析：(1)根據勻變速公式，v22al，其中v，解得a.(2)實驗探究“小車的加速度與外力關系”不需要稱量小

2、車質量，a選項錯誤；實驗裝置有拉力傳感器，不需要測量鉤碼質量(或重力)，b選項正確；實驗要求拉力為小車所受合力，細線應與軌道平行，c選項正確；每次小車釋放速度應該為零，d選項錯誤2用圖甲所示裝置探究物體的加速度與力的關系，實驗時保持小車(含車中重物)的質量m不變，將細線下端懸掛鉤碼的總重力作為小車受到的合力f，用打點計時器打出的紙帶計算出小車運動的加速度a.(1)關于實驗操作，下列說法正確的是a.a實驗前應調節滑輪高度，使滑輪和小車間的細線與木板平行b平衡摩擦力時，在細線下端懸掛鉤碼，使小車在細線的拉力作用下能勻速下滑c每次改變小車所受的拉力后都要重新平衡摩擦力d實驗時應先釋放小車，后接通打點

3、計時器電源(2)圖乙為實驗中打出紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標出連續的5個計數點a、b、c、d、e，相鄰兩個計數點之間都有4個點跡未標出，測出各計數點到a點的距離已知所用電源的頻率為50 hz，打b點時小車的速度vb0.32 m/s，小車的加速度a0.93 m/s2.(結果均保留兩位有效數字)(3)改變細線下端鉤碼的個數，得到af圖象如圖丙所示，造成圖線上端彎曲的原因可能是隨所掛鉤碼質量m的增大，不能滿足mm.解析：(1)調節滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行，否則拉力不會等于合力，故a正確；在調節木板傾斜程度以平衡木塊受到的滑動摩擦力時，不應懸掛鉤碼，故b錯誤；由于平

4、衡摩擦力之后有mgsinmgcos，故tan，所以無論小車的質量是否改變，小車所受的摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車所受的拉力后，不需要重新平衡摩擦力，故c錯誤；實驗開始時先接通打點計時器的電源待其平穩工作后再釋放木塊，而當實驗結束時應先控制小車停下再關閉打點計時器，d錯誤(2)已知打點計時器電源頻率為50 hz，則紙帶上相鄰計數點間的時間間隔t50.02 s0.10 s根據xat2可得xcexaca(2t)2，小車運動的加速度為a0.93 m/s2，打b點時小車的速度vb0.32 m/s.(3)隨著力f的增大，即隨所掛鉤碼質量m的增大，不能滿足mm，因此曲線上部出現彎曲3.為了探

5、究質量一定時加速度與力的關系一同學設計了如圖甲所示的實驗裝置，其中m為小車的質量，m為鉤碼的質量(1)為了保證力傳感器的讀數為小車所受的合外力，關于實驗操作需要進行的是ac.a在未掛鉤碼時，將木板的右端墊高以平衡摩擦力b在懸掛鉤碼后，將木板的右端墊高以平衡摩擦力c調節木板左端定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平面平行d所掛鉤碼的質量盡量小一些(2)如圖乙為某次實驗得到的一段紙帶，計數點a、b、c、d、e間相鄰兩點的時間間隔為0.1 s由圖中可讀出a、e兩點間的距離為6.50 cm.根據紙帶可求出小車的加速度大小為0.43 m/s2(計算結果保留兩位有效數字)(3)假如在實驗中，木板保持水平，

6、小車的質量m不變，改變鉤碼的質量m，重復進行多次實驗記下每次力傳感器的示數f，計算出每次實驗中小車的加速度a，將得到的a、f數據繪制成af圖象，以下圖象可能的是a.解析：(1)為了保證力傳感器的讀數為小車所受的合外力，實驗操作需要平衡摩擦力，即在未掛鉤碼時，將木板的右端墊高以平衡摩擦力，選項a正確，b錯誤；同時要調節木板左端定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平面平行，選項c正確；因有傳感器測量拉力的大小，所以不需要所掛鉤碼的質量盡量小，選項d錯誤(2)由題圖乙中可讀出a、e兩點間的距離為6.50 cm.根據xat2，其中t0.1 s，可求出小車的加速度大小為a0.43 m/s2.(3)木板保

7、持水平，則有摩擦力沒有被平衡，根據牛頓第二定律，有ffma，則af，a正確4某實驗小組調試如圖1所示的裝置準備探究加速度與力的關系已知小車的質量為m，砝碼及砝碼盤的總質量為m，打點計時器所接的交流電的頻率為50 hz.(1)實驗步驟如下：按圖1所示，安裝好實驗裝置，其中動滑輪與定滑輪及彈簧測力計相連的細線豎直；不掛砝碼和砝碼盤的情況下，調節長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下勻速運動，其目的是平衡摩擦力；掛上砝碼盤，接通電源后，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求出小車的加速度；改變砝碼盤中砝碼的質量，重復步驟，求得小車在不同合力作用下的加速度；彈簧測力計的讀數為f，則小車所受合外力大

8、小為f.(2)實驗過程中，關于砝碼及砝碼盤的總質量m與小車的質量m的關系，下列說法正確的是c.am必須遠大于mbm必須遠小于mcm可以不用遠大于mdm必須等于m(3)實驗中打出的一條紙帶如圖2所示，則由該紙帶可求得小車的加速度為0.15 m/s2.解析：(1)小車可以沿長木板勻速下滑，說明摩擦力與小車重力沿長木板方向的分力相等；小車已平衡摩擦力，所受細線拉力即為小車所受合外力，而彈簧測力計直接測量細線拉力，故其讀數f等于小車所受合外力(2)由(1)的分析可知，彈簧測力計的讀數即為小車所受合外力，故c正確(3)根據公式xat2可知，(0.075 10.072 1) m2a(5t)2，解得a0.1

9、5 m/s2.5如圖甲所示，質量為m的滑塊a放在氣墊導軌上，b為位移傳感器，它能將滑塊a到傳感器b的距離數據實時傳送到計算機上，經計算機處理后在屏幕上顯示滑塊a的速率時間(vt)圖象整個裝置置于高度h可調節的斜面上，斜面長度為l.(1)現給滑塊a沿氣墊導軌向上的初速度，其vt圖象如圖乙所示從圖線可得滑塊a上滑時的加速度大小a3 m/s2(結果保留一位有效數字)(2)若用此裝置來驗證牛頓第二定律，通過改變滑塊的質量及斜面的高度，且使mh不變，可驗證力一定時，加速度與質量成反比的關系；通過改變高度h，可驗證質量一定時，加速度與力成正比的關系(重力加速度g的值不變)解析：(1)在vt圖象中斜率代表加

10、速度，故a m/s23 m/s2.(2)牛頓第二定律研究的是加速度與合外力、質量的關系當質量一定時，可以改變力的大小，當斜面高度不同時，滑塊受到的力不同，可以探究加速度與合外力的關系由于滑塊下滑加速的力是由重力沿斜面向下的分力提供，所以要保證重力沿斜面向下的分力不變，應該使mg不變，所以應該調節滑塊的質量及斜面的高度，且使mh不變，通過改變高度h，可驗證質量一定時，加速度與力成正比的關系6英國科學家阿特伍德曾經設計了一個裝置驗證牛頓第二定律，在跨過光滑定滑輪的輕繩兩端懸掛質量均為m的物塊，在一物塊上附加另一質量為m的物塊，系統無初速度釋放后開始加速運動附加物塊運動至擋板后自動脫離，此后系統勻速

11、運動，測得此速度即可求出系統加速過程的加速度如圖a所示，某同學改進了該裝置，將系統從附加物塊距離擋板高h處無初速度釋放，附加物塊脫離后，測出物塊下端的遮光片通過光電門的時間t.(1)用游標卡尺測量該遮光片的寬度d，如圖b所示，則d0.560 cm.(2)系統加速運動的加速度a(用d、h、t表示)(3)為了驗證牛頓第二定律，在實驗誤差允許范圍內，應有如下關系：mg(m2m).(已知重力加速度為g)解析：(1)根據游標卡尺的讀數規則，該遮光片的寬度d5 mm120.05 mm5.60 mm0.560 cm.(2)系統從附加物塊距離擋板高h處無初速度釋放，附加物塊脫離后，測出物塊下端的遮光片通過光電

12、門的時間t，其速度v.由勻變速直線運動規律v22ah，解得a.(3)對系統，若有mg(m2m)a，即可驗證牛頓第二定律，則在實驗誤差允許范圍內，應有mg(m2m).7某同學利用圖(a)所示的裝置測定滑塊與桌面間的動摩擦因數實驗中，鉤碼通過輕繩拉著滑塊在水平桌面上做直線運動，鉤碼著地后滑塊繼續運動，打點計時器在紙帶上打下一系列的點取鉤碼著地后滑塊繼續運動過程中對應的一段紙帶，用刻度尺測出紙帶上部分相鄰計時點的間距如圖(b)已知打點計時器所接交流電源的頻率為50 hz，當地的重力加速度為9.80 m/s2.回答下列問題：(1)打點時紙帶的b(選填“a”或“b”)端靠近滑塊(2)滑塊與桌面間的動摩擦

13、因數為0.255.(結果保留3位有效數字)(3)由實驗測定的動摩擦因數大于(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值解析：(1)滑塊先做勻加速運動，在鉤碼著地后做勻減速運動，在勻減速運動過程中，相同時間內兩點間距離越來越小，故b端靠近滑塊(2)利用逐差法計算：a m/s22.50 m/s2，鉤碼著地后滑塊主要受滑動摩擦力而減速，由牛頓第二定律得mgma，故滑塊與桌面間的動摩擦因數為0.255.(3)滑塊做勻減速運動時，除了受到桌面的摩擦力外，還受到紙帶的阻力f紙，由真mgf紙ma知，真，即測定的動摩擦因數大于真實值8.某同學利用如圖所示的實驗裝置來測量重力加速度g.細繩跨過固定在鐵架臺上的輕質滑

14、輪，兩端各懸掛一只質量為m的重錘實驗操作如下：用米尺量出重錘1底端距地面的高度h；在重錘1上加上質量為m的小鉤碼；左手將重錘2壓在地面上，保持系統靜止釋放重錘2，同時右手開啟秒表，在重錘1落地時停止計時，記錄下落時間；重復測量3次下落時間，取其平均值作為測量值t.請回答下列問題：(1)步驟可以減小對下落時間t測量的偶然(選填“偶然”或“系統”)誤差(2)實驗要求小鉤碼的質量m要比重錘的質量m小很多，主要是為了b.a使h測得更準確b使重錘1下落的時間長一些c使系統的總質量近似等于2md使細繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等(3)滑輪的摩擦阻力會引起實驗誤差現提供一些橡皮泥用于減小該誤差，可以怎么做？在重錘1上粘上橡皮泥，調整橡皮泥質量直至輕拉重錘1能觀察到其勻速下落(4)使用橡皮泥改進實驗后，重新進行實驗測量，并測出所用橡皮泥的質量為m0.用實驗中的測量量和已知量表示g，得g.解析：(1)對同一物理