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    在“验证牛顿第二定律”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)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？答：                              。

    (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，利用下图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）

     

    【答案】

    （1）M?m；（2） ；（3）平衡摩擦力时木板倾角过大

    （4）两小车及车上砝码的总质量不同       （5）a=1.58m/s2

    【解析】

    试题分析：（1）若认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力，应不考虑盘及盘中砝码受到的合力，即M与m的大小关系应满足M?m。

    （2）由知，保持盘及盘中砝码的质量一定，即绳的拉力F一定，加速度与质量成反比，为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应作两者的正比例图像，即做a与的图像。

    （3）由图像知，没有力时小车就有了加速度，说明该同学在平衡摩擦力时木板倾角过大。

    （4）由图像知，图像的斜率为质量的倒数，两图线斜率不同，说明两小车及车上砝码的总质量不同。

    （5）由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，知相邻两计数点间的时间间隔为T=0.1s，由把数据统一成国际单位代入得到。

    考点：“验证牛顿第二定律”的实验原理，a-F图像，据纸带求加速度

    点评：学生要清楚“验证牛顿第二定律”的实验原理，实验步骤，会分析a-F图像，用纸带求加速度时，要把所给的数据全用上以减小误差。

     

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）如图1所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下，开始做实验，该同学有装置和操作中的主要错误是：

    a．
    长木板右端未垫高以平衡摩撩力
    长木板右端未垫高以平衡摩撩力
    b．
    电源应改用6V交流电源
    电源应改用6V交流电源

    c．
    牵引小车的细线没有与木板平行
    牵引小车的细线没有与木板平行
     d．
    开始实验时，小车离打点计时器太远
    开始实验时，小车离打点计时器太远

    （2）在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了使小车受到合外力等于小沙桶和沙的总重量，通常采用如下两个措施：
    （A）平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在小桶的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；
    （B）调整沙的多少，使沙和小沙桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M，请问：
    ①以上哪一个措施中有何重大错误？
    A
    A

    ②在改正了上述错误之后，保持小车（包括砝码）质量M不变，反复改变沙的质量，并测得一系列数据，结果发现小车受到的合外力（小桶及砂重量）与加速度的比值略大于小车（包括砝码）质量M，经检查发现滑轮非常光滑，打点计时器工作正常，且事先基本上平衡了摩擦力，那么出现这种情况的主要原因是什么？
    由于小桶及砂的失重，拉小车的合外力F＜mg，而处理数据时又将F=mg处理．因此，M=
    F
    a
    ＜
    mg
    a
    ．
    由于小桶及砂的失重，拉小车的合外力F＜mg，而处理数据时又将F=mg处理．因此，M=
    F
    a
    ＜
    mg
    a
    ．

    （3）某一同学在“验证牛顿第二定律”的实验数据处理中作出了如图2的图象，形成这个图象的原因是平衡摩擦力时长木板倾角
    过小
    过小
    、沙子
    太多
    太多
    ．（填“过大”、“过小”、“太多”、“太少”）

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    在验证牛顿第二定律实验中，我们先保持小车质量m不变，研究加速度a与力F的关系，再保持F不变，研究a与m的关系…，这种实验方法叫
    控制变量法
    控制变量法
    ．某同学根据实验数据作出a与F的图象如图所示，图中的图象与横轴的差距较大，明显超出误差的范围，原因是
    未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
    未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    在探究加速度与力、质量的关系实验中，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由打点计时器打上的点计算出．

    ①当M与m的大小关系满足
    m《M
    m《M
    时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝码的重力．
    ②在验证牛顿第二定律的实验中，下列做法错误的是
    CD
    CD

    A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
    B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳绕过滑轮．
    C．实验时先放开小车，再接通打点计时器电源．
    D．小车运动的加速度可用天平测出M及m后直接用公式a=mg/M求出．
    ③在保持小车及车中的砝码质量M一定时，探究加速度与所受合力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，两位同学得到的a-F关系分别如图2所示． 其原因分别是
    没有平衡摩擦力或
    没有平衡摩擦力或
    、
    平衡摩擦力不足
    平衡摩擦力不足
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    在验证牛顿第二定律的实验中，下列说法正确的是（　　）

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图，在“验证牛顿第二定律”的实验中，下列说法不正确的一项是
    D
    D

    A、实验用砂和砂桶的总重力代替小车的拉力，要求小车包括砝码的质量要远大于砂和砂桶的总质量．
    B、曲线I可能是平衡摩擦力过度
    C、曲线II可能是平衡摩擦力不足
    D、绳子不一定要和木板平面平行．

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