實驗四-驗證牛頓第二定律(解析版)(編輯修改稿)
2025-04-05 06:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 法得到繩的拉力F=Ma=MmgM+m=11+mMmg,可見,當(dāng)砝碼桶和桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和小車上砝碼的總質(zhì)量M時,F≈mg。(3)不平衡摩擦力,則Fμmg=ma,a=Fmμg,圖線斜率大的小車的質(zhì)量小,縱軸截距絕對值大的動摩擦因數(shù)大,因此m甲m乙,μ甲μ乙。【答案】(1)AD (2)遠(yuǎn)小于 (3)小于 大于【典例2】如圖所示是某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時已接通電源正要釋放紙帶時的情況,請你改正該同學(xué)的5個差錯:(1)電源 。(2)打點計時器位置 。(3)滑輪位置 。(4)小車位置 。(5)長木板 ?！窘馕觥刻骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系時,打點計時器應(yīng)接交流電源,且要固定在長木板無滑輪的一端,即應(yīng)靠右端。釋放紙帶時小車應(yīng)靠近打點計時器。連接小車的細(xì)線應(yīng)保持與長木板平行,故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪位置使拉線水平。實驗時應(yīng)平衡摩擦力,使小車所受重力沿斜面方向的分力與小車所受摩擦力平衡,故應(yīng)墊高長木板右端以平衡摩擦力?！敬鸢浮?1)應(yīng)用交流電源 (2)應(yīng)靠右端 (3)應(yīng)使拉線與長木板平行 (4)應(yīng)靠近打點計時器 (5)應(yīng)墊高右端平衡摩擦力【針對訓(xùn)練2】“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示,回答下列問題。甲(1)實驗中打出了一條紙帶。紙帶上 A、B、C、D、E、F、G這些點的間距如圖乙中所示,其中每相鄰兩點間還有4個計時點未畫出,根據(jù)測量結(jié)果計算:打C點時紙帶的速度大小為 m/s。紙帶運動的加速度大小為 m/s2。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)乙丙(2)某次利用上述已調(diào)整好的裝置進行實驗時,保持鉤碼總個數(shù)不變,小車自身的質(zhì)量為M且保持不變,在小車上加不同質(zhì)量m的鉤碼,并測出小車中不同鉤碼質(zhì)量所對應(yīng)的加速度a,以m為橫坐標(biāo), 1a為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上作出如圖丙所示的1am關(guān)系圖線,實驗結(jié)果驗證了牛頓第二定律。如果圖中縱軸上的截距為b,直線的斜率為k,則小車受到的拉力大小為 ,小車的質(zhì)量為 。 【解析】(1)因紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔T= s,設(shè)s1= cm,s2= cm,s3= cm,s4= cm,s5= cm,s6= cm,則打C點時紙帶的速度大小vC=s2+s32T≈ m/sa=(s4+s5+s6)(s1+s2+s3)9T2= m/s2。(2)當(dāng)小車上的砝碼質(zhì)量為零時,小車加速度a0=1b,設(shè)小車的質(zhì)量為M,則小車此時受到的拉力F=Ma0=Mb。圖中直線的函數(shù)關(guān)系式為1a=km+b,根據(jù)牛頓第二定律有F=(m+M)a,變式得1a=1Fm+MF,聯(lián)立可得F=1k,M=bk?！敬鸢浮?1) (2)1k bk【典例3】圖甲為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖,圖中打點計時器所接電源的頻率為50 Hz。某小組同學(xué)保持木塊質(zhì)量M不變,探究加速度a與合力F的關(guān)系。某次實驗的紙帶如圖乙所示,每5個點取一個計數(shù)點,則打下B點時木塊的速度v= m/s,木塊的加速度a= m/s2。但該組同學(xué)由于疏忽沒有平衡摩擦力f(帶滑輪的長木板水平),得到aF圖象如圖丙所示。則木塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ= ,圖象后段出現(xiàn)彎曲的原因是 。(g=10 m/s2,結(jié)果保留2位小數(shù))【解析】依題意知紙帶相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T= s,由公式v=xA B+xB C2T得v≈ m/s。由勻變速直線運動規(guī)律及逐差法Δx=aT2得a≈ m/s2。根據(jù)圖象和牛頓第二定律公式可得μ=。后來不再滿足砝碼桶和砝碼的總質(zhì)量m?M,圖象發(fā)生彎曲。【答案】 不再滿足砝碼桶和砝碼的總質(zhì)量m?M【針對訓(xùn)練3】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中,某小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置。圖中上下兩層水平軌道表面光滑,兩小車前端系上細(xì)線,細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤,兩小車尾部細(xì)線連到控
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