人教版必修一試驗驗證牛頓第二定律作業(yè)

1、人教版必修一實驗：驗證牛頓第二定律作業(yè)1.在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，保持小車和祛碼的總質(zhì)量不變，測得小車的加速度 a和拉力 F 的數(shù)據(jù)如表所示.F/N0.200.300.400.500.60a/(m-s2)0.110.190.290.400.51根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖 1 所示的坐標系中作出 aF 圖象.(2)圖象斜率的物理意義是.(3)小車和祛碼的總質(zhì)量為 kg.(4)圖線(或延長線)在 F 軸上的截距的物理意義是.答案(1)見解析圖(2)小車和祛碼總質(zhì)量的倒數(shù)(3)1(4)小車受到的阻力為 0.1N解析(1)根據(jù)所給數(shù)據(jù)在所給坐標系中準確描點，作出的 a-F 圖象如圖所示.(

2、2)根據(jù)(1)中圖象可以判斷圖象斜率表示小車和祛碼總質(zhì)量的倒數(shù).一 1Aa.(3)由(1)中圖象可得疝=玉，解得 M=1kg.(4)由 aF 圖象可知，當力 F=0.1N 時，小車開始運動，說明小車受到的阻力為 0.1N.2.某實驗小組欲以如圖 2 所示實驗裝置“探究加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān)系”.圖中 A 為小車，B 為裝有祛碼的小盤，C 為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電磁打點計時器(未畫出)相連，小車的質(zhì)量為 m1，小盤(及祛碼)的質(zhì)量為 m2.圖 2(1)下列說法正確的是A.實驗時先放開小車，再啟動計時器B.每次改變小車質(zhì)量時，應(yīng)重新平衡摩擦力C.本實驗中應(yīng)滿足 m2遠小于 m

3、i的條件D.在用圖象探究小車加速度與受力的關(guān)系時，應(yīng)作 ami圖象(2)實驗中，得到一條打點的紙帶，如圖 3 所示，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為 T,且間距 xi、X2、X3、X4、X5、X6已量出，則打點計時器打下 F 點時小車的瞬時速度的計算式為 VF=，小車加速度的計算式a=.AftCDEFGJ/島 14*-Ji!黑一 4,雙J(圖 3(3)某同學(xué)平衡好摩擦阻力后，在保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過多次改變祛碼重力，作出小車加速度 a與祛碼重力 F 的關(guān)系圖象如圖 4 所示.若牛頓第二定律成立，重力加速度 g=10m/s2,則小車的質(zhì)量為kg,小盤的質(zhì)量為 kg.(4)實際上，在祛碼的重力

4、越來越大時，小車的加速度不能無限制地增大，將趨近于某一極限值，此極限值為 m/s2.答案(1)C(2)X56M+.+X6廣一“一xi(3)2.00.06(4)102T9T2解析(1)實驗時應(yīng)先啟動計時器，再放開小車，A 項錯；每次改變小車質(zhì)量時，不用重新平衡摩擦力，B項錯；實驗要求 m2?m1,C 項對；D 項中應(yīng)作 am2或 aF 圖象，D 錯.X4+X5+X6X3X2X19T2(3)由題圖 aF 圖線可知：a=+0.3,即圖線的斜率 k=,可求解得 m1=2.0kg.當 F=0 時，a=0.3m/s2,m1m1a=m+m0g,即 m 無限大時，a 趨向于 g.m+mo+m13.某同學(xué)設(shè)計了

5、如下實驗方案用來“驗證牛頓第二定律”：(2)中間時刻的速度等于整段位移的平均速度，故X5+X6VF=VEG=2T，由逐差法知a=F0此時a=一 m1mog，所以 m=0.06kg.(4)當祛碼重力越來越大時,圖 4如圖 5 甲所示，將木板有定滑輪的一端墊起，將滑塊通過細繩與帶夾子的重錘相連，然后跨過定滑輪,重錘下夾一紙帶，穿過打點計時器.調(diào)整木板傾角，直到向下輕推滑塊后，滑塊沿木板勻速運動.如圖乙所示，保持長木板的傾角不變，將打點計時器安裝在長木板上靠近定滑輪處，取下細繩和重錘，將滑塊與紙帶相連，使紙帶穿過打點計時器，然后接通電源釋放滑塊，使滑塊由靜止開始加速運動.打點(1)圖乙中滑塊下滑的加

6、速度為 m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)若重錘質(zhì)量為 m,滑塊質(zhì)量為 M,重力加速度為 g,則滑塊加速下滑時受到的合力大小為.(3)某同學(xué)在保持滑塊質(zhì)量不變的情況下，通過多次改變滑塊所受合力 F,由實驗數(shù)據(jù)作出的 aF 圖象如圖答案(1)3.9(2)mg(3)1.0(0.91.1 均可)解析(1)充分利用紙帶中數(shù)據(jù)，用逐差法得到(2)滑塊通過細繩與帶夾子的重錘相連，滑塊勻速下滑，說明滑塊重力沿斜面向下的分力和摩擦力之差大小等于重錘的重力大小，取下細繩和重錘，滑塊加速下滑受到的合力大小為 mg.1(3)aF 圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)丁，可得到滑塊的質(zhì)量約為 1.0kg.4.某實驗小組設(shè)計

7、了如圖 7 甲所示的實驗裝置“研究加速度和力的關(guān)系”.實驗裝置主要部件為位移傳XCD+XDEXABXBC42T23.9m/s2.圖 56 所示，則滑塊的質(zhì)量為感器的發(fā)射器和接收器，分別固定在軌道右端和小車上；通過傳感器測定兩者間位移變化，從而測出小車的加速度.圖 7(1)在該實驗中采用的方法是.保持小車的總質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受拉力，用傳感器測小車的加速度.通過改變鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，可得小車運動的加速度 a 和所受拉力 F 的關(guān)系圖象.該實驗小組在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條 a-F 圖線，如圖乙所示，可知在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的圖線是(

8、選填“”或”).(2)隨著鉤碼的數(shù)量逐漸增多，圖乙中的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是.A.小車與軌道之間存在摩擦B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D.所用小車的質(zhì)量太大答案(1)控制變量法(2)C解析(1)在研究加速度與力的關(guān)系時，要控制小車的質(zhì)量不變，所以采用的方法是控制變量法，題圖乙中圖線與 a 軸正半軸有交點，表明拉力 F 為零時，小車具有沿軌道向下的加速度，一定是軌道右側(cè)抬高為斜面的情況下得到的.1.一又已mg故MTmF，可見F圖線的斜率m 時，斜率幾乎不隨 m 改變，但當所掛鉤碼的總質(zhì)量太大時，圖線斜率 k 將隨 m 的增大而減小，因此圖線發(fā)生彎曲，故 C 正確

9、.5.某實驗小組利用如圖 8 所示的裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”.(1)下列做法正確的是.(填字母代號)A.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有祛碼的祛碼桶通過定滑輪拴在木塊上(2)由牛頓第二定律可得:C.實驗時，先放開木塊再啟動計時器D.通過增減木塊上的祛碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度(2)為使祛碼桶及桶內(nèi)祛碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是祛碼桶及桶內(nèi)祛碼的總質(zhì)量木塊和木塊上祛碼的總質(zhì)量.(選填“遠大于”“遠小于”或“近似等于)(3)甲、乙兩同學(xué)在同一實驗室，各取一套如圖所示的裝置放

10、在水平桌面上，木塊上均不放祛碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度 a 與拉力 F 的關(guān)系，分別得到如圖 9 所示甲、乙兩條直線.設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為 m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為科甲、W乙，由圖可知，m甲m乙，W 甲科乙.(選填“大于”“小于”或“等于”)答案(1)AD(2)遠小于(3)小于大于解析(1)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，平衡摩擦力時木塊不通過定滑輪掛祛碼桶，而要連上紙帶，并且改變質(zhì)量時不需要重新平衡摩擦力；在實驗時應(yīng)先啟動計時器再放開木塊，故選項 A、D正確，B、C 錯誤.(2)設(shè)木塊和木塊上祛碼總質(zhì)量為 M、祛碼桶及桶內(nèi)的祛碼總質(zhì)量

11、為 m,以前者為研究對象,則 mg=(M+m)a以后者為研究對象則 mgFT=ma聯(lián)立解得：FT=mg7mg-MM+m.m12g要彳 FT近似等于 mg,需使立珠近似等于零，即 M?m(3)對質(zhì)量為 m 的木塊由牛頓第二定律得：Fmg=ma11上式與題圖結(jié)合可知：,(1甲g乙g.m甲m乙即 m甲vm乙,甲乙.6.圖 10 甲為用拉力傳感器和速度傳感器“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實驗裝置.用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在長木板上相距 l=48.0cm 的 A、B 兩點各安裝一個速度傳感器，分別記錄小車到達 A、B 時的速率.邇度傳班耀拉力傳嗯器速度傳感器I I1 1VB2VA2一“，一

12、、r一八一答案(1)勻速直線(2)212.41(3)見解析圖(4)沒有完全平衡摩擦力解析(1)根據(jù)小車不受拉力作用時，沿長木板能否做勻速直線運動來判斷是否已平衡摩擦力.(2)小車在拉力作用下做勻變速直線運動，由勻變速直線運動的規(guī)律可得圖 91即a=mF-11d11d(1)實驗主要步驟如下：將拉力傳感器固定在小車上；平衡摩擦力，讓小車做運動；把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；接通電源后自 C 點釋放小車，小車在細線拉動下運動，記錄細線的拉力 F 的大小及小車分別到達 A、B時的速率VA、VB；改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)的操作.(2)下表中記錄了實驗測得的幾組數(shù)據(jù)，VB2VA2是兩個速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達式 a=.請將表中第 3 次的實驗數(shù)據(jù)填寫完整(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).序號F/NVB2VA2/(m2s2)a/(m-s2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.3142.624.654.8453.005.495.72根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖乙中的坐標