专题强化16 实验:验证牛顿第二定律 [学习目标] 1.通过复习本实验的相关内容,能进一步理解实验中要保证M m的原因及相应的误差分析。2.会应用牛顿第二定律分析a-F图像中斜率和截距的物理意义。3.掌握验证牛顿第二定律的其他方法。 一、基础实验 1.本实验首先要补偿阻力:把木板不带定滑轮的一端垫高,细绳不挂槽码,让小车拖着纸带 运动,即补偿了阻力。 2.要满足小车的质量M 槽码的质量m。 3.处理数据的方法:图像法 注意在研究a-M关系时,采用了化曲为直的方法,即作a- 图像。若a- 为过原点的倾斜直线时,则a与M成 。 1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,为什么当槽码质量远小于小车质量时,细绳的拉力接近于槽码的重力 2.在“探究加速度与力、质量的关系”实验时,当小车质量一定时,我们得出的a-F图像如图所示,请分析出现问题的原因分别是什么 例1 (2023·三明市高一期末)某实验小组采用图甲所示装置探究加速度与力、质量的关系。实验中小车和砝码的总质量用M表示,沙和沙桶的总质量用m表示,打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz,重力加速度为g。 (1)实验过程应 (填正确选项序号)。 A.先释放小车,后接通电源 B.先接通电源,后释放小车 (2)在纸带中标注计数点A、B、C、D、E(各计数点间均有四个计时点未画出),测量数据如图乙所示,则小车加速度大小为 m/s2;当打点计时器打下B点时,小车的速度大小为 m/s。(结果均保留三位有效数字) (3)若实验时电网不稳定,交流电实际频率略小于50 Hz,则测得小车的加速度 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 (4)为了减小该实验的 误差(选填“系统”或“偶然”),需满足m M,方可认为绳对小车的拉力大小等于mg。 (5)保持小车(含车上砝码)的质量不变,研究加速度a与拉力F的关系时,得到图丙所示的图线,该图线趋近a0,则a0= 。 例2 (2023·淮安市高一期末)为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图甲所示的实验装置。 (1)以下实验操作正确的是 。 A.将木板不带滑轮的一端适当垫高,使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动 B.调节滑轮的高度,使细线与木板平行 C.先接通电源,后释放小车 D.实验中小车的加速度越大越好 (2)在实验中得到一条如图乙所示的纸带,已知相邻两计数点间的时间间隔为T=0.1 s,且间距s1、s2、s3、s4、s5、s6已量出,分别为3.09 cm、3.43 cm、3.77 cm、4.10 cm、4.44 cm、4.77 cm,则打C点时,小车速度大小vC= m/s,小车加速度大小a= m/s2(结果保留两位有效数字)。 (3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定,探究加速度a与所受外力F的关系,他们在木板水平及倾斜两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如图丙所示,图线 (选填“①”或“②”)是在木板倾斜情况下得到的,小车及车中砝码的总质量m= kg。 二、创新实验 创新角度 在本实验中,如果小车的合力不用约等于重物的重力来近似求解,而是加装力传感器直接读出绳上拉力的相关实验中,是否还需要满足小车的质量M远大于槽码的质量m 例3 (2023·漳州市高一期末)某同学设计了如图甲所示的装置来研究加速度与力的关系。将装有力传感器的小车放置于水平长木板上,缓慢向小桶中加入细沙,直到小车刚好开始运动为止,记下力传感器的示数F0,再将小车放回原处并按住,继续向小桶中加入细沙,记下力传感器的示数F1。释放小车,记录小车运动时力传感器的示数F2。 (1)下列实验操作正确的是 。(填正确答案标号) A.释放小车前,应使小车远离打点计时器 B.用天平测出细沙和小桶的总质量 C.先接通电源,再释放小车 D.本实验探究加速度与外力的关系,应改变小车的质量 (2)释放小车后,小车受到的合 ... ...
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