驗證牛頓運動定律

五、驗證牛頓運動定律23．（07海南）現(xiàn)要驗證“當質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面（如圖）、小車、計時器一個、米尺。（１）填入適當?shù)墓交蛭淖?，完善以下實驗步驟（不考慮摩擦力的影響）：①小車自斜面上方一固定點Ａ1從靜止開始下滑至斜面底端Ａ2，記下所用的時間②用米尺測量Ａ1與Ａ2之間的距離s，則小車的加速度____。③用米尺Ａ1相對于Ａ2的高h。設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力Ｆ＝__。④改變_斜面傾角（或填h的數(shù)值），重復(fù)上述測量。⑤以h為橫坐標，為縱坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作用作圖。如能得到一條過原點的直線，則可以驗證“當質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。24．（07廣東）如圖11（a）所示，小車放在斜面上，車前端栓有不可伸長的細線，跨過固定在斜面邊緣的小滑輪與重物相連，小車后面與打點計時器的紙帶相連。起初小車停在靠近打點計時器的位置，重物到地面的距離小于小車到滑輪的的距離。啟動打點計時器，釋放重物，小車在重物的牽引下，由靜止開始沿斜面向上運動，重物落地后，小車會繼續(xù)向上運動一段距離。打點計時器使用的交流電頻率為50Hz。圖11（b）中a、b、c是小車運動紙帶上的三段，紙帶運動方向如箭頭所示。（1）根據(jù)所提供紙帶上的數(shù)據(jù)，計算打c段紙帶時小車的加速度大小為5.0m/s2（2）打a段紙帶時，小車的加速度是2.5m/s2。請根據(jù)加速度的情況，判斷小車運動的最大速度可能出現(xiàn)在b段紙帶中的D4D3區(qū)間內(nèi)。（3）如果取重力加速度10m/s2，由紙帶數(shù)據(jù)可推算出重物與小車的質(zhì)量比為1:1。9．（研究加速度和力的關(guān)系）（09年上海物理）17．（6分）如圖為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機）研究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置。（1）在該實驗中必須采用控制變量法，應(yīng)保持___________不變，用鉤碼所受的重力作為___________，用DIS測小車的加速度。（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量。在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖所示）。①分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是_________________________________。②（單選題）此圖線的AB段明顯偏離直線，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）小車的總質(zhì)量，小車所受外力，（2）①在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比，②C，解析：（1）因為要探索“加速度和力的關(guān)系”所以應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變，鉤碼所受的重力作為小車所受外力；（2）由于OA段a-F關(guān)系為一傾斜的直線，所以在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比；由實驗原理：得，而實際上，可見AB段明顯偏離直線是由于沒有滿足M>>m造成的。25．（09年江蘇）“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。（1）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙袋如圖乙所示。計時器打點的時間間隔為.從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離。該小車的加速度a=______m/s2.（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（2）平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤中砝碼總重力F(N)加速度a（m·s-2）請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖像.（3）根據(jù)提供的試驗數(shù)據(jù)作出的-F圖線不通過原點，請說明主要原因。答案：(1)也算對)；（2）（見圖）；（3）未計入砝碼盤的重力。解析：（1）處理勻變速直線運動中所打出的紙帶，求解加速度用公式，關(guān)鍵弄清公式中各個量的物理意義，為連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差，t為連需相等的時間間隔，如果每5個點取一個點，則連續(xù)兩點的時間間隔為t=，（）m，帶入可得加速度=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度=0.15m/s2.（2）根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，合理的設(shè)計橫縱坐標的刻度值，使圖線傾斜程度太小也不能太大，以與水平方向夾角45°左右為宜。由此確定F的范圍從0設(shè)置到1N較合適，而a則從0到3m/s2較合適。設(shè)好刻度，根據(jù)數(shù)據(jù)確定個點的位置，將個點用一條直線連起來，延長交與坐標軸某一點。如圖所示。（3）處理圖象問題要注意圖線的斜率、交點、拐點、面積等意義，能正確理解這些量的意義則很多問題將會迎刃而解。與縱