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总重力．(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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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总重力．
（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．为了比较容易地归纳出加速度a与质量M的关系，应该作a与

的图象．图（2）是某同学在此实验中获得的一条纸带，其中两相邻计数点间有四个点未画出．已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，则小车运动的加速度a=

m/s²．
（3）保持小车和数字测力计的总质量一定，改变钩码的质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．请同学们根据测量数据描出的点作出a-F图象（图在答卷纸上），并根据测量数据作出的a-F图线，说明实验过程中可能存在的问题是

．
（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（3）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？

．

分析：（1）要求在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．
（2）反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系；正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系．根据a=

△x

，可以算出小车的加速度．
（3）图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大．
（4）a-F图象的斜率等于物体的质量，故斜率不同则物体的质量不同．

解答：解：（1）根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F_拉=ma
对M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mMg

M+m

当M＞＞m时，即小车的质量远大于砝码和盘的总质量，绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力．
（2）根据牛顿第二定律F=Ma，a与M成反比，而反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系，故不能作a-M图象；
但a=

，故a与

成正比，而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系，故应作a-

图象；
每两点之间还有4个点没有标出，所以相邻计数点间的时间间隔T=0.1s
由数据可知，在相等的时间内的位移之差是相等的，因此
根据作差法得：a=

△x

2.53-2.14

0.01

×10-2=0.39m/s²

（3）图中有拉力时也不产生了加速度，说明没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力过小．
（4）由图可知在拉力相同的情况下a_乙＞a_丙，
根据F=ma可得m=

，即a-F图象的斜率等于物体的质量，且m_乙＜m_丙．故两人的实验中小车及车中砝码的总质量M不同．
故答案为：（1）m＜＜M
（2）

； 0.39；
（3）没有平衡摩擦力
（4）M

点评：只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．

练习册系列答案

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相关习题

科目：高中物理 来源： 题型：

（2007?广东）在验证牛顿运动定律的实验中有如图（a）所示的装置，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与穿过打点计时器的纸带相连．开始时，小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离．启动计时器，释放重物，小车在重物牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离．打点计时器使用的交流电频率为50Hz．图（b）中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如图箭头所示．

（1）根据所+提供的纸带和数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为

m/s²（计算结果保留两位有效数字）．
（2）打a段纸带时，小车的加速度大小是2.5m/s²，请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的

D₄D₅

两点之间．
（3）若g取10m/s²，由纸带数据可推算出重物m与小车的质量M之比为m：M=

1：1

．

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科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

实验题
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

M远大于m

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，应该作a与

的图象．
（3）如图2所示为甲同学根据测量数据作出的a-F图线，说明实验存在的问题是

没有平衡摩擦力或平衡时角度过小．

．
（4）某同学在做加速度和力、质量的关系的实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

a/（m?s^-2）

0.11

0.19

0.29

0.40

0.51

请根据表中的数据在坐标纸中作出a-F图象（图3）；
（5）图象的斜率的物理意义是

小车的总质量的倒数

；
（6）在“探究两个共点力的合成”实验中，某小组做实验时得出如图4所示的图（O为橡皮条与细绳套的结点）．图中

是F₁与F₂合力的实验值，为使橡皮筋沿竖直方向伸长，那么互成角度的两弹簧秤所施的力F1和F2必须

．
A．等大 B．互相垂直 C．水平分力，等大反向 D．竖直分力等大
（7）做匀变速直线运动的小车带动纸带通过电火花计时器，打出的部分计数点如图5所示．每相邻两点间还有四点未画出来，电火花计时器使用的是220V、T=0.02s的交流电，求：电火花计时器打第2个计数点时，小车的速度v₂=

0.49

m/s，小车的加速度a=

0.88

m/s²．（结果保留两位有效数字）

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科目：高中物理 来源： 题型：

现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律．给定的器材如下：
一倾角可以调节的长斜面（如图1所示）小车、计时器一个、米尺．
（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：
①让小车自斜面上方一固定点A₁从静止开始下滑至斜面底端A₂，记下所用的时间t；
②用米尺测量A₁与A₂之间的距离x，则小车的加速度a=

；
③用米尺测量A₁相对于A₂的高度h．设小车所受重力为mg，则小车所受合外力F=

mgh

；
④改变

改变斜面的倾角或斜面高h

，重复上述测量；
⑤以h为横坐标，

为纵坐标，根据实验数据作图．如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律．
（2）在“验证牛顿运动定律”的实验中，实验装置如图2中的甲所示，有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A图线．试分析：
①A图线不通过坐标原点的原因是

没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够

；
②A图线上部弯曲的原因是

未满足钩码质量远小于小车质量

．

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科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

（1）如图甲所示，在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学进行实验的主要步骤是：将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计．第一次沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将该位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录为F1、F2，并用笔在两绳的拉力方向上分别标记a、b两点，分别将其与O点连接，表示两力的方向．第二次用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小并用上述方法记录其方向．