實(shí)驗(yàn)四-驗(yàn)證牛頓第二定律(解析版)(編輯修改稿)
2025-04-05 06:15 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 法得到繩的拉力F=Ma=MmgM+m=11+mMmg,可見(jiàn),當(dāng)砝碼桶和桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)和小車(chē)上砝碼的總質(zhì)量M時(shí),F≈mg。(3)不平衡摩擦力,則Fμmg=ma,a=Fmμg,圖線(xiàn)斜率大的小車(chē)的質(zhì)量小,縱軸截距絕對(duì)值大的動(dòng)摩擦因數(shù)大,因此m甲m乙,μ甲μ乙?！敬鸢浮?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(shí)已接通電源正要釋放紙帶時(shí)的情況,請(qǐng)你改正該同學(xué)的5個(gè)差錯(cuò):(1)電源 。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置 。(3)滑輪位置 。(4)小車(chē)位置 。(5)長(zhǎng)木板 。【解析】探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源,且要固定在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端,即應(yīng)靠右端。釋放紙帶時(shí)小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。連接小車(chē)的細(xì)線(xiàn)應(yīng)保持與長(zhǎng)木板平行,故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪位置使拉線(xiàn)水平。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)平衡摩擦力,使小車(chē)所受重力沿斜面方向的分力與小車(chē)所受摩擦力平衡,故應(yīng)墊高長(zhǎng)木板右端以平衡摩擦力。【答案】(1)應(yīng)用交流電源 (2)應(yīng)靠右端 (3)應(yīng)使拉線(xiàn)與長(zhǎng)木板平行 (4)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (5)應(yīng)墊高右端平衡摩擦力【針對(duì)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(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,回答下列問(wèn)題。甲(1)實(shí)驗(yàn)中打出了一條紙帶。紙帶上 A、B、C、D、E、F、G這些點(diǎn)的間距如圖乙中所示,其中每相鄰兩點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫(huà)出,根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算:打C點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小為 m/s。紙帶運(yùn)動(dòng)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),保持鉤碼總個(gè)數(shù)不變,小車(chē)自身的質(zhì)量為M且保持不變,在小車(chē)上加不同質(zhì)量m的鉤碼,并測(cè)出小車(chē)中不同鉤碼質(zhì)量所對(duì)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(xiàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了牛頓第二定律。如果圖中縱軸上的截距為b,直線(xiàn)的斜率為k,則小車(chē)受到的拉力大小為 ,小車(chē)的質(zhì)量為 。 【解析】(1)因紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T= s,設(shè)s1= cm,s2= cm,s3= cm,s4= cm,s5= cm,s6= cm,則打C點(diǎn)時(shí)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(chē)上的砝碼質(zhì)量為零時(shí),小車(chē)加速度a0=1b,設(shè)小車(chē)的質(zhì)量為M,則小車(chē)此時(shí)受到的拉力F=Ma0=Mb。圖中直線(xiàn)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。【答案】(1) (2)1k bk【典例3】圖甲為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)驗(yàn)的紙帶如圖乙所示,每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則打下B點(diǎn)時(shí)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(méi)有平衡摩擦力f(帶滑輪的長(zhǎng)木板水平),得到aF圖象如圖丙所示。則木塊與木板間的動(dòng)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(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T= s,由公式v=xA B+xB C2T得v≈ m/s。由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(lái)不再滿(mǎn)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(mǎn)足砝碼桶和砝碼的總質(zhì)量m?M【針對(duì)訓(xùn)練3】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,某小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。圖中上下兩層水平軌道表面光滑,兩小車(chē)前端系上細(xì)線(xiàn),細(xì)線(xiàn)跨過(guò)滑輪并掛上砝碼盤(pán),兩小車(chē)尾部細(xì)線(xiàn)連到控
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