组卷网 > 高中物理综合库 > 物理实验 > 力学实验 > 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 > 验证牛顿第二定律实验方法的改进
题型:实验题 难度:0.65 引用次数:74 题号:20868714
某同学用如图所示装置验证牛顿第二定律。长木板放在水平桌面上,滑块和遮光条的总质量为M,两光电门间的距离为L,不计绳与小滑轮间的摩擦。
   
(1)实验前先用游标卡尺测量遮光条的宽度d,结果如图所示,_________
   
(2)在砂桶中加入适量的砂,轻推滑块,观察滑块通过两个光电门时遮光条的遮光时间,如果通过光电门1时遮光条遮光时间大于通过光电门2时遮光条遮光时间,则应_________(填“增加”或“减少”)砂桶中砂的质量,直到滑块通过光电门1时遮光条遮光时间等于通过光电门2时遮光条遮光时间,记录这时测力计示数,则滑块与长木板间的滑动摩擦力大小等于_________
(3)增加砂桶中砂的质量,释放滑块后,滑块向左做加速运动,记录滑块通过光电门1、2时遮光条遮光时间及测力计的示数F,如果在误差允许的范围内,表达式_________成立,则牛顿第二定律得到验证。

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【推荐1】“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。

(1)实验的五个步骤如下:
a.将纸带穿过打点计时器并将一端固定在小车上;
b.把细线的一端固定在小车上,另一端通过定滑轮与小桶相连;
c.补偿阻力,让小车做匀速直线运动;
d.接通电源后释放小车,小车在细线拉动下运动,测出小桶(和沙)的重力mg,作为细线对小车的拉力F,利用纸带测量出小车的加速度a
e.更换纸带,改变小桶内沙的质量,重复步骤d的操作。
按照实验原理,这五个步骤的先后顺序应该为:_______(将序号排序);
(2)实验中打出的某一条纸带如图乙所示。相邻计数点间的时间间隔是0.1s,由此可以算出小车运动的加速度是_______m/s2

(3)利用测得的数据,可得到小车质量M一定时,运动的加速度a和所受拉力FFmgm为沙和小桶的总质量,g为重力加速度)的关系图像如图丙所示。拉力F较大时,a­F图线明显弯曲,产生误差。若不断增加沙桶中沙的质量,a­F图像中各点连成的曲线将不断延伸,那么加速度a的趋向值为_______(用题中出现的物理量表示)。为避免上述误差可采取的措施是_______

A.每次增加桶内沙子的质量时,增幅小一点
B.测小车的加速度时,利用速度传感器代替纸带和打点计时器
C.将无线力传感器捆绑在小车上,再将细线连在力传感器上,用力传感器读数代替小车所受拉力
D.在增加桶内沙子质量的同时,在小车上增加砝码,确保沙和小桶的总质量始终远小于小车和砝码的总质量
2022-05-19更新 | 318次组卷
实验题 | 适中 (0.65)
名校
【推荐2】探究物体加速度与所受合外力的关系实验装置如图甲所示,主要实验步骤如下:

(1)调整长木板倾角进行阻力补偿,使小车恰好沿长木板向下做匀速运动。
(2)保持长木板的倾角不变,绳子下端只挂一个钩码,将小车移近打点计时器,接通电源然后释放小车,小车沿长木板向下做匀加速直线运动,得到一条纸带如图所示,ABCDEFG为计数点,相邻计数点间还有4个点未画出,打点计时器的频率为50Hz。利用刻度尺测量得到。通过纸带求得小车加速度大小为______。(保留2位有效数字)
(3)某同学在研究加速度与物体受力之间的关系时改进了实验方案,他用无线力传感器来测量小车受到的拉力。如图所示,他将无线力传感器和小车固定在一起,将系着小桶的细绳系在传感器的挂钩上,调整细绳方向与木板平行。

请判断在改进后的实验中以下步骤是否还有必要(选填“有必要”或“没必要”)。

步骤

是否有必要

调整木板倾角平衡摩擦力和其他阻力

______

控制砂和桶的总质量应远小于小车和车内砝码的总质量

______

2024-06-02更新 | 346次组卷
实验题 | 适中 (0.65)
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【推荐3】某研究性学习小组利用气垫导轨验证牛顿第二定律,实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器AB,滑块P上固定一遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器将采集到的数据传送给计算机。滑块在细线的牵引下向左做加速运动,遮光条经过光电传感器AB时,通过计算机可以得到电压U随时间t变化的图像,如图乙所示。

(1)实验前,接通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的Δt1____Δt2(选填“>”“=”或“<”)时,说明气垫导轨已经水平。
(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d,测量结果如图丙所示,则d__________mm。
(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连,将滑块P由图甲所示位置释放,通过计算机得到的图像如图乙所示,若Δt1、Δt2d已知,要对滑块和钩码组成的系统验证牛顿第二定律,还应测出两光电门间距离L____________________(写出物理量的名称及符号)。
(4)若上述物理量间满足关系式___________,则表明在上述过程中,滑块和钩码组成的系统满足牛顿第二定律。
2022-10-15更新 | 155次组卷
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