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图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用△t表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”．
（1）完成下列实验步骤中的填空：
①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列的点．
②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码．
③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中砝码的质量m．
④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③．
⑤在每条纸带上清晰的部分，没5个间隔标注一个计数点．测量相邻计数点的间距s₁，s₂，…．求出与不同m相对应的加速度a．
⑥以砝码的质量m为横坐标1/a为纵坐标，在坐标纸上做出1/a-m关系图线．若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则1/a与m处应成关系（填“线性”或“非线性”）．

（2）完成下列填空：
（Ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是．
（Ⅱ）图23为所得实验图线的示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为，小车的质量为__．

解：（1）①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀，故答案为：间隔均匀
⑥由a= $\text{[math]}$ ，故 $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ a，故成线性关系，故答案为：线性
（2）（Ⅰ）设小车的质量为M，小吊盘和盘中物块的质量为m，设绳子上拉力为F，
以整体为研究对象有mg=（m+M）a
解得a=

m+M

以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=

m+M

mg
显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于小吊盘和盘中物块的重力．所以为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应该远小于小车和砝码的总质量，故答案为：远小于小车和砝码的总质量
（Ⅱ）设小车质量为M，小车受到外力为F，由牛顿第二定律有F=（m+M）a；
所以， $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ + $\text{[math]}$
所以， $\text{[math]}$ -m图象的斜率为 $\text{[math]}$ ，故F= $\text{[math]}$ ，纵轴截距为b= $\text{[math]}$ =kM，
所以，M= $\text{[math]}$
故答案为：（1）①间隔均匀
⑥线性
（2）（Ⅰ）．远小于小车和砝码的总质量
（Ⅱ） $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$
分析：①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀⑥由a= $\text{[math]}$ ，故 $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ a，故成线性关系⑦为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应该远小于小车和砝码的总质量⑧由匀变速直线运动的推论得：△x=aT²⑨由a= $\text{[math]}$ ，故 $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ a，故成线性关系，且斜率为 $\text{[math]}$ ，设小车质量为M，则由牛顿第二定律写出 $\text{[math]}$ 与小车上砝码质量m+M的表达式，然后结合斜率与截距概念求解即可
点评：实验问题要掌握实验原理、注意事项和误差来源；遇到涉及图象的问题时，要先根据物理规律写出关于纵轴与横轴的函数表达式，再根据斜率和截距的概念求解即可．

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相关习题

科目：高中物理 来源： 题型：

（1）在做验证力的平行四边行定则实验中：除了方木板、白纸、图钉、细线套、橡皮条、铅笔和刻度尺外，还需要的器材有：

弹簧秤、三角板

．在此实验中，假如F₁的大小及方向固定不变，那么为了使橡皮条仍然伸长到O点，对F₂来说，下面说法中正确的是

A．F₂可以有多个方向
B．F₂的方向和大小可以有多个值
C．F₂的方向和大小是唯一确定值
D．F₂的方向是唯一的，但大小可有多个值
（2）如图为验证牛顿第二定律的实验装置图，实验中作出了如图所示的A、B两图象，图A中三线表示实验中

小车及砝码质量

不同．图B中图线不过原点的原因是

平衡摩擦力过大

．

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科目：高中物理 来源： 题型：

实验填空题

（1）在做“验证牛顿第二定律”的实验时（装置如图1所示）下列说法中正确的是

A．平衡运动系统的摩擦力时，应把装砂的小桶通过定滑轮拴在小车上
B．连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行
C．当改变小车或砂桶质量时应再次平衡摩擦力
D．小车应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车
（2）用图2所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R₀起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
（a）电流表（量程0.6A、3A）；
（b）电压表（量程3V、15V）
（c）定值电阻（阻值1Ω、额定功率5W）
（d）定值电阻（阻值100Ω，额定功率200W）
（e）滑动变阻器（阴值范围0--10Ω、额定电流2A）
（f）滑动变阻器（阻值范围0--100Ω、额定电流1A）
那么
①要正确完成实验，电压表的量程应选择

V，电流表的量程应选择

0.6

A； R₀应选择

Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是

0-10

Ω的滑动变阻器．
②误差分析：电动势的测量值E_测

＜

真实值E_真；内阻的测量值r_测

＜

真实值r_真（选填＞、＜或=）
③根据实验记录的数据画出的U-I图线如图3所示，从图线可得出干电池的电动势为

1.5

V，待测干电池的内电阻为

1.0

Ω．

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科目：高中物理 来源： 题型：解答题

（1）在做验证力的平行四边行定则实验中：除了方木板、白纸、图钉、细线套、橡皮条、铅笔和刻度尺外，还需要的器材有：．在此实验中，假如F₁的大小及方向固定不变，那么为了使橡皮条仍然伸长到O点，对F₂来说，下面说法中正确的是
A．F₂可以有多个方向
B．F₂的方向和大小可以有多个值
C．F₂的方向和大小是唯一确定值
D．F₂的方向是唯一的，但大小可有多个值
（2）如图为验证牛顿第二定律的实验装置图，实验中作出了如图所示的A、B两图象，图A中三线表示实验中不同．图B中图线不过原点的原因是．

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科目：高中物理 来源： 题型：

（1）在做验证力的平行四边行定则实验中：除了方木板、白纸、图钉、细线套、橡皮条、铅笔和刻度尺外，还需要的器材有：．在此实验中，假如F₁的大小及方向固定不变，那么为了使橡皮条仍然伸长到O点，对F₂来说，下面说法中正确的是（　　　）

A．F₂可以有多个方向

B．F₂的方向和大小可以有多个值

C．F₂的方向和大小是唯一确定值

D．F₂的方向是唯一的，但大小可有多个值

（2）右图为验证牛顿第二定律的实验装置图，实验中作出了如图所示的A、B两图象，图A中三线表示实验中______________________不同．图B中图线不过原点的原因是_____________________．

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科目：高中物理 来源：2010-2011学年山东省泰安市新泰市新汶中学高三（上）月考物理试卷（10月份）（解析版） 题型：填空题

（1）在做验证力的平行四边行定则实验中：除了方木板、白纸、图钉、细线套、橡皮条、铅笔和刻度尺外，还需要的器材有：．在此实验中，假如F₁的大小及方向固定不变，那么为了使橡皮条仍然伸长到O点，对F₂来说，下面说法中正确的是
A．F₂可以有多个方向
B．F₂的方向和大小可以有多个值
C．F₂的方向和大小是唯一确定值
D．F₂的方向是唯一的，但大小可有多个值
（2）如图为验证牛顿第二定律的实验装置图，实验中作出了如图所示的A、B两图象，图A中三线表示实验中不同．图B中图线不过原点的原因是．

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