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:0.85 引用次数:405 题号:22040364

某同学设计了如图甲所示的实验装置,该装置既可以验证牛顿第二定律,也可以测量凹形滑块的质量与当地的重力加速度,实验器材有加速度传感器、质量已知的钩码、木板(左端带定滑轮)、轻质细线。

实验步骤如下:

①调节滑轮使细线与木板平行,然后调整木板的倾角来平衡木板对滑块的摩擦力;

②挂上钩码,由静止释放滑块,记录加速度传感器的示数以及相应的钩码质量;

③改变悬挂钩码的个数,重复步骤②,得到多组加速度a与相应悬挂的钩码总质量M

④画出的函数关系图像如图乙所示。

回答下列问题:


(1)在平衡木板对滑块的摩擦力时_________(填“需要”或“不需要”)在细线的下端挂上钩码,本实验_________(填“需要”或“不需要”)滑块的质量远大于所悬挂钩码的质量。
(2)设当地的重力加速度为g,滑块的质量为m,写出图乙的函数表达式_________(用gmMa来表示)。
(3)由图乙可得__________(用b来表示),__________(用bcd来表示)。

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【推荐1】探究“加速度与物体受力、物体质量关系”的实验装置如图甲所示。小车后面固定一条纸带穿过电火花计时器,细线一端连着小车,另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连,拉力传感器用于测小车受到拉力的大小。

(1)实验准备了如图所示的器材和配套的电源、导线、天平。若要完成该实验,必需的实验器材还有___________
(2)关于本次实验,下列说法正确的是___________
A.平衡摩擦力时,需要在动滑轮上挂上钩码
B.细线必须与长木板平行
C.先释放小车再接通电源
D.实验中所挂钩码质量要远小于小车质量
(3)通过实验得到乙图所示的纸带,纸带上为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1s的相邻计数点。此实验测得的小车的加速度___________(保留3位有效数字)。
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【推荐2】在“探究加速度与力的关系”实验中,某小组设计了如图所示的实验装置。图中上下两层前端均固定有光滑滑轮,两相同小车前端各系一条细线,细线跨过定滑轮并挂上一个砝码盘,盘中可放砝码,小车II所挂砝码和砝码盘的总质量是小车I所挂砝码和砝码盘总质量的两倍。将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合外力,两小车尾部各系一条细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,按下装置两小车同时立即停止。某次实验时小车I的位移为,小车II的位移为

(1)此实验中由公式___________,可推得,所以可以通过测位移来代替测量加速度。
(2)为了减小实验误差,下列说法正确的是___________
A. 实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力,平衡摩擦力时需要挂上砝码盘和砝码
B. 实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力,平衡摩擦力时不需要挂上砝码盘和砝码
C. 砝码盘和砝码的总质量应远大于小车的质量
D. 砝码盘和砝码的总质量应远小于小车的质量
(3) 若实验测得小车II位移近似是小车I位移的两倍,则可得实验结论:在质量一定的情况下,物体的加速度与所受到的合外力成___________(填“正比”或“反比”)。
(4)由于实验中将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合外力的大小,因此 的实际大小关系是___________
A.       B.                    C.
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【推荐3】某实验小组做“探究加速度与力的关系”实验时,先采用如图甲所示的常规实验方案,处理数据时发现误差比较明显。该小组经过分析讨论,对实验方案行了改进和优化,采用如图乙所示实验方案,具体实验操作步骤如下:

A.挂上托盘和砝码,调整垫块位置,使质量为的小车拖着纸带沿木板匀速下滑;
B.取下托盘和砝码,用天平测出其总质量为,查出并记录当地重力加速度
C.把小车放回木板上原位置,让小车沿木板加速下滑,测出其下滑的加速度
D.改变砝码质量和垫块位置,多次测量,通过作图可得到的关系。
(1)比较甲、乙两实验方案,实验时需要满足条件的实验方案是___________(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”);
(2)采用乙实验方案,在作关系时,小车受到的合外力___________关系图象为___________(填写线性或非线性);
(3)在一次实验操作中,获得如图丙所示的纸带,为计数点,其中相邻两计数点间均有四个点未画出,所用交变电源的频率为,由纸带可求得小车运动的加速度___________(计算结果保留两位有效数字)。
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