光電門2光聲門1遮光條

小車課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十九）驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律光電門2光聲門1遮光條

小車1.（1）在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，用改變桶內(nèi)砂的質(zhì)量的辦法來改變對(duì)小車的作用力F,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出小車的加速度a,得出若干組F和a的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出如圖所示公尸圖線，發(fā)現(xiàn)圖線既不過原點(diǎn)，又不是直線，可能的原因是oA.沒有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大B.平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太高，且砂和小桶的質(zhì)量較大C.平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太低，且砂和小桶的質(zhì)量較大D.平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太高，且小車質(zhì)量較大⑵在改正了上述錯(cuò)誤之后，保持小車及祛碼質(zhì)量M不變。反復(fù)改變砂的質(zhì)量，并測(cè)得一系列數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小車受到的合外力（小桶及砂重力）與加速度的比值略大于小車及祛碼質(zhì)量M,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)滑輪非常光滑，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常，且事先基本上平衡了摩擦力,那么出現(xiàn)這種情況的主要原因是什么？答：。解析：（1）從圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點(diǎn)，當(dāng)。=0時(shí)，F(xiàn)>0o也就是說當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車還沒有加速度，說明平衡摩擦力過小，所墊木板太低。從圖像上可以看出：戶逐漸增加,桶內(nèi)砂的質(zhì)量在增加，使桶及桶內(nèi)砂的質(zhì)量沒有遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量，所以A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。⑵由于小桶及砂的加速度的方向向下，處于失重狀態(tài)，拉小車的合外力二產(chǎn)因此,答案：⑴c⑵由于小桶及砂的失重，拉小車的合外力F<mg,而處理數(shù)據(jù)時(shí)又將尸=殊處理。因此,.某實(shí)驗(yàn)小組利用光電計(jì)時(shí)器等器材來探究合力一定時(shí)，物體的加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。⑴本實(shí)驗(yàn)在正確操作的情況下，保持鉤碼的質(zhì)量加不變，通過增加小車上的配重片來改變小車和遮光條的總質(zhì)量M,由光電計(jì)時(shí)器（圖中未畫出）可讀出遮光條通過光電門1、2的時(shí)間分別為A爪A/2,用刻度尺測(cè)得兩個(gè)光電門之間的距離工，用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度為do則小車的加速度表達(dá)式。=（表達(dá)式均用已知字母表示）。測(cè)得遮光條的寬度如圖乙所示。其讀數(shù)為mm。⑵該小組通過實(shí)驗(yàn)得到=圖像，如圖丙所示。則所掛鉤碼的質(zhì)量m=kg。（當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.8m/s2）解析：（1）小車經(jīng)過光電門1時(shí)的速度表達(dá)式為：力=今LW|經(jīng)過光電門2時(shí)的速度表達(dá)式為：\ti根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移速度公式得：2ax=v22-vi2解得：a游標(biāo)卡尺的讀數(shù)由主尺和游標(biāo)尺兩部分組成，讀數(shù)為5mm+0X0.1mm=5.0mm。（2）小車的合力F合=mg=Ma,10.98—0.49解得：a=/ng而，圖像的斜率表示mg,所以有：mg=1n_n.N=0.98N,AeV故所掛鉤碼的質(zhì)量m=0.1kgo5.0(2)0.1.某同學(xué)為驗(yàn)證牛頓第二定律而設(shè)計(jì)的滑輪裝置，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，圖中繩子不可伸長(zhǎng)，已知左側(cè)托盤及祛碼質(zhì)量為桃1,右側(cè)托盤及祛碼質(zhì)量'為/犯，且也＞m2,現(xiàn)由靜止釋放左側(cè)托盤，測(cè)量系統(tǒng)加速度。然后改國(guó)門1變相1、而2質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次。⑴該同學(xué)利用圖示實(shí)驗(yàn)裝置求得左側(cè)托盤及祛碼的加速度的表達(dá)式/金=（用字母機(jī)1、加2及g表示）。⑵該同學(xué)認(rèn)為，只要保持不變，即可得出機(jī)1、加2系統(tǒng)的加速度與系統(tǒng)的合外力成正比；只要保持不變，即可得出機(jī)I、雨2系統(tǒng)的加速度與系統(tǒng)的總質(zhì)量成反比。⑶該同學(xué)用此裝置多次測(cè)量系統(tǒng)的加速度a,并用天平測(cè)出機(jī)卜雁2的質(zhì)量，利用⑴中的表達(dá)式計(jì)算出系統(tǒng)的加速度為蘇，發(fā)現(xiàn)Q總是〃'（選填“大于”“等于”或“小于”解析:⑴設(shè)線的拉力為T,以左側(cè)托盤及硅碼為對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律:/〃喏一丁=/孫，，以右側(cè)托盤及祛碼為對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律：T-m2g=m2a,,⑵根據(jù)O1—62)腐=(61+62)。‘可知，只要保持呵+m2不變，即可得出四、機(jī)2系統(tǒng)的加速度與系統(tǒng)的合外力成正比；只要保持如一不變，即可得出“1、機(jī)2系統(tǒng)的加速度與系統(tǒng)的總質(zhì)量成反比。(3)在下落的過程中存在阻力，所以〃總是小于蘇。田.m1—mi,r十答案：⑴如+―2g(2)皿+加2m\—mi(3)小于.如圖甲所示是研究小車加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。木板置于水平桌面上，一端系有砂桶的細(xì)繩通過滑輪與固定的拉力傳感器相連，拉力傳感器可顯示所受的拉力大小凡改變砂桶中砂的質(zhì)量并多次實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問題：小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器拉力傳感器(1)實(shí)驗(yàn)中需要OA.測(cè)量砂和砂桶的總質(zhì)量B.保持細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行C.保持小車的質(zhì)量不變D.滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量⑵如圖乙所示為實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的頻率為50Hz,則打b點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為m/s,小車的加速度大小為m/s2o*-3.40->22.56乙⑶實(shí)驗(yàn)中描繪出a?F圖像如圖丙所示，圖像不過原點(diǎn)的原因是o解析：(1)細(xì)繩上的拉力可以通過拉力傳感器測(cè)出，不需要用砂和砂桶的重力代替，故不需要滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，也不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，A、D錯(cuò)誤；為了使細(xì)繩的拉力等于小車受到的合外力，需要平衡摩擦力，且要調(diào)整長(zhǎng)木板上滑輪的高度使細(xì)繩平行于木板，B正確；本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，要研究小車加速度與力的關(guān)系，必須保持小車的質(zhì)量不變，C正確。(2)因相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，故紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s,3點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度大小以=^^=832工10—m/s=0.416m/s,才艮據(jù)人工=°7^可得7THU?/nr2m/s2=1.48m/s2o(22?56一8?32一8?m/s2=1.48m/s2o（3）由題圖丙可知，拉力為零時(shí)小車具有加速度，說明在平衡摩擦力時(shí)斜面傾角過大，即平衡摩擦力過度。答案：（1）BC（2）0.4161.48（3）平衡摩擦力過度5.某同學(xué)探究鉤碼的加速度與合力的關(guān)系，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板固定在桌面上，用輕繩繞過定滑輪及光滑的動(dòng)滑輪將滑塊與彈簧測(cè)力計(jì)相連。實(shí)驗(yàn)中保持鉤碼的質(zhì)量不變，在滑塊上增加祛碼進(jìn)行多次測(cè)量，每一次滑塊均從同一位置P由靜止開始釋放，在鉤碼帶動(dòng)下滑塊向右運(yùn)動(dòng)，此過程中，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)尸和光電門遮光時(shí)間￡,用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼的重力G,用刻度尺測(cè)出尸與光電門間的距離s,用螺旋測(cè)微器測(cè)出滑塊上擋光片的寬度do長(zhǎng)木板V光電門I:1彈簧測(cè)力計(jì)長(zhǎng)木板V光電門I:1彈簧測(cè)力計(jì)45V5—輕繩，動(dòng)滑輪□鉤碼⑴實(shí)驗(yàn)中（選填“需要”或“不需要”）平衡滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力。⑵鉤碼的加速度大小。=（用含有d、八s的表達(dá)式表示）。⑶根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的下列四幅圖像中，最符合本實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況的是O（填選項(xiàng)前的字母）解析：（1）本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是鉤碼，滑塊是否需要平衡摩擦力對(duì)其沒有影響。⑵在