微型專題 實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證牛頓第二定律
1.在做“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,保持小車和砝碼的總質(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.
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F/N
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0.20
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0.30
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0.40
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0.50
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0.60
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a/(m·s-2)
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0.11
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0.19
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0.29
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0.40
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0.51
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(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖1所示的坐標(biāo)系中作出a-F圖象.
圖1
(2)圖象斜率的物理意義是________________________________________________________.
(3)小車和砝碼的總質(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)小車和砝碼總質(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(biāo)系中準(zhǔn)確描點(diǎn),作出的a-F圖象如圖所示.
(2)根據(jù)(1)中圖象可以判斷圖象斜率表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù).
(3)由(1)中圖象可得=,解得M=1kg.
(4)由a-F圖象可知,當(dāng)力F=0.1N時(shí),小車開始運(yùn)動(dòng),說明小車受到的阻力為0.1N.
2.某實(shí)驗(yàn)小組欲以如圖2所示實(shí)驗(yàn)裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系”.圖中A為小車,B為裝有砝碼的小盤,C為一端帶有定滑輪的長木板,小車通過紙帶與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(未畫出)相連,小車A的質(zhì)量為m1,小盤(及砝碼)B的質(zhì)量為m2.
圖2
(1)下列說法正確的是________.
A.實(shí)驗(yàn)時(shí)先放開小車,再啟動(dòng)計(jì)時(shí)器
B.每次改變小車質(zhì)量時(shí),應(yīng)重新平衡摩擦力
C.本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)滿足m2遠(yuǎn)小于m1的條件
D.在用圖象探究小車加速度與力的定量關(guān)系時(shí),應(yīng)作a-m1圖象
(2)實(shí)驗(yàn)中,得到一條打點(diǎn)的紙帶,如圖3所示,已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T,且間距s1、s2、s3、s4、s5、s6已量出,則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下F點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度的計(jì)算式為vF=________,小車加速度的計(jì)算式a=________.
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,通過多次改變砝碼重力,作出小車加速度a與砝碼重力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.
圖4
(4)實(shí)際上,在砝碼的重力越來越大時(shí),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)
(3)2.0 0.06 (4)10
解析 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先啟動(dòng)計(jì)時(shí)器,再放開小車,A項(xiàng)錯(cuò);每次改變小車質(zhì)量時(shí),不用重新平衡摩擦力,B項(xiàng)錯(cuò);實(shí)驗(yàn)要求m2?m1,C項(xiàng)對;D項(xiàng)中應(yīng)作a-m2或a-F圖象,D錯(cuò).
(2)中間時(shí)刻的速度等于整段位移的平均速度,故vF=EG=,
由逐差法知a=.