第18节 验证牛顿第二定律实验-2024年江苏高考物理提优

实验：探究加速度与力、质量的关系 1．某同学用如图甲所示的实验装置“探究重物加速度与合外力的关系”，用力传感器测量绳子拉力。将无线力传感器和小车固定在一起，将细绳的一端与重物相连，另一端系在传感器的挂钩上。本实验中，保持绳端所挂重物质量不变，先按住小车，记下传感器读数为；然后在小车上放置不同质量的钩码，释放小车，从而得到绳子的不同拉力大小与小车相应的加速度大小。己知打点计时器的打点周期为。 （1）除了图中所给器材以及交流电源和导线外，还必须使用的器材有 。 A．秒表    B．弹簧测力计    C．刻度尺 （2）关于本实验，下列说法正确的是 。 A．必须将木板远离定滑轮的一端垫高，平衡摩擦力 B．需调节滑轮高度，使牵引小车的细线平行于木板 C．应先接通电源，后释放小车 D．需让小车的质量远大于重物的质量 （3）实验中打出的其中一条纸带如图乙，各计数点间均有四个打点。由该纸带上标示的测量数据，可求得加速度大小 （结果保留三位有效数字）； （4）通过计算得到与的差值，作出加速度大小与的图像如图丙，该图像的斜率的 （用题中所给符号表示）。 2．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图甲所示的实验装置，其中M为小车和小车上滑轮的总质量，m为沙和沙桶的总质量，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。 （1）下列实验操作中，一定要进行的是 ； A．用天平测出沙和沙桶的总质量 B．将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力 C．调整力传感器和定滑轮的高度，使连接它们的轻绳与长木板平行 D．为减小误差，一定要保证m远小于M （2）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为的交流电源，根据纸带可求出小车的加速度为 （结果保留三位有效数字）；    （3）该同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图像是一条过原点的直线（图像没有画出），这说明当质量一定时，小车的加速度与受力成 。 3．如图所示为验证“牛顿第二定律”的实验装置简图，电源频率为50Hz，请回答下列问题： （1）如图是某次实验时得到的一条纸带，纸带上相邻两计数点之间的时间间隔为T=0.10s，由图中数据可计算出打计数点“1”时小车速度为 m/s，小车的加速度大小为 m/s2。（结果保留2位有效数字） （2）实验中，以下说法正确的是 ； A．实验时，先放开小车，后接通电源 B．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力 C．平衡摩擦力后，改变小车质量多次实验，长木板与水平桌面间的角度需要调整 D．本实验需要小车质量远大于砂和砂桶的质量 （3）实验中改变砂和砂桶总质量，依次记录弹簧测力计的示数F并求出所对应的小车加速度大小a，画出的a-F图像是一条直线如图所示，则图像不过原点的原因是 。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验：探究加速度与力、质量的关系 1．某同学用如图甲所示的实验装置“探究重物加速度与合外力的关系”，用力传感器测量绳子拉力。将无线力传感器和小车固定在一起，将细绳的一端与重物相连，另一端系在传感器的挂钩上。本实验中，保持绳端所挂重物质量不变，先按住小车，记下传感器读数为；然后在小车上放置不同质量的钩码，释放小车，从而得到绳子的不同拉力大小与小车相应的加速度大小。己知打点计时器的打点周期为。 （1）除了图中所给器材以及交流电源和导线外，还必须使用的器材有 。 A．秒表    B．弹簧测力计    C．刻度尺 （2）关于本实验，下列说法正确的是 。 A．必须将木板远离定滑轮的一端垫高，平衡摩擦力 B．需调节滑轮高度，使牵引小车的细线平行于木板 C．应先接通电源，后释放小车 D．需让小车的质量远大于重物的质量 （3）实验中打出的其中一条纸带如图乙，各计数点间均有四个打点。由该纸带上标示的测量数据，可求得加速度大小 （结果保留三位有效数字）； （4）通过计算得到与的差值，作出加速度大小与的图像如图丙，该图像的斜率的 （用题中所给符号表示）。 【答案】 C ABC 1.10 【详解】（1）[1]打点计时器可以计时，不需要弹簧测力计测量拉力，因为有力的传感器，需要刻度尺测量纸带上点的间距。 故选C。 （2）[2] A．为了使细线的拉力是小车的合外力，必须将木板远离定滑轮的一端垫高，平衡摩擦力，故A正确； B．需调节滑轮高度，使牵引小车的细线平行于木板，防止出现垂直木板方向的分力，故B正确； C．为了充分利用纸带，应先接通