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    （11分）图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。

    （1）完成下列实验步骤中的填空：

    ①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点。

    ②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。

    ③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m。

    ④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。

    ⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1，s2，…。求出与不同m相对应的加速度a。

    ⑥以砝码的质量m为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上做出--m关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m处应成_________关系（填“线性”或“非线性”）。

    （2）完成下列填空：

    （ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________。

    （ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。a可用s1、s3和Δt表示为a=__________。图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1=__________mm，s3=__________mm。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。

    （ⅲ）图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________。

     

    【答案】

    （1）①均匀⑥线性

    （2）（ⅰ）远小于小车和小车中砝码的质量之和

    （ⅱ）  24.1  47.3  1.16（ⅲ）1/k   b/k 

    【解析】（1）由加速度与小车和砝码的总质量成反比，即a∝1/( M+m)可知，与m处应成线性关系。（2）小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是远小于小车和小车中砝码的质量之和。由于打点的时间间隔为Δt，相邻计数点的时间间隔为5Δt，由s3 -s1=2a·5Δt，解得a=。根据刻度尺读数规则，s1=36.6mm-12.5mm=24.1mm，s3=120.0mm-72.7mm=47.3mm。Δt=0.02s，代人a=得到a==1.16 m/s2。设小车质量为M，由F=(M+m)a，变换成=m+M。对比实验图线图3，由=k可得小车受到的拉力为F=1/k，由M=b可得M=b/k 。

     

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （1）在做验证力的平行四边行定则实验中：除了方木板、白纸、图钉、细线套、橡皮条、铅笔和刻度尺外，还需要的器材有：
    弹簧秤、三角板
    弹簧秤、三角板
    ．在此实验中，假如F1的大小及方向固定不变，那么为了使橡皮条仍然伸长到O点，对F2来说，下面说法中正确的是
    C
    C

    A．F2可以有多个方向
    B．F2的方向和大小可以有多个值
    C．F2的方向和大小是唯一确定值
    D．F2的方向是唯一的，但大小可有多个值
    （2）如图为验证牛顿第二定律的实验装置图，实验中作出了如图所示的A、B两图象，图A中三线表示实验中
    小车及砝码质量
    小车及砝码质量
    不同．图B中图线不过原点的原因是
    平衡摩擦力过大
    平衡摩擦力过大
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    实验填空题

    （1）在做“验证牛顿第二定律”的实验时（装置如图1所示）下列说法中正确的是
    BD
    BD

    A．平衡运动系统的摩擦力时，应把装砂的小桶通过定滑轮拴在小车上
    B．连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行
    C．当改变小车或砂桶质量时应再次平衡摩擦力
    D．小车应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车
    （2）用图2所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
    （a） 电流表（量程0.6A、3A）；             
    （b） 电压表（量程3V、15V）
    （c） 定值电阻（阻值1Ω、额定功率5W）    
    （d） 定值电阻（阻值100Ω，额定功率200W）
    （e） 滑动变阻器（阴值范围0--10Ω、额定电流2A）
    （f） 滑动变阻器（阻值范围0--100Ω、额定电流1A）
    那么
    ①要正确完成实验，电压表的量程应选择
    3
    3
    V，电流表的量程应选择
    0.6
    0.6
    A； R0应选择
    1
    1
    Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是
    0-10
    0-10
    Ω的滑动变阻器．
    ②误差分析：电动势的测量值E测
    ＜
    ＜
    真实值E真；内阻的测量值r测
    ＜
    ＜
    真实值r真（选填＞、＜或=）
    ③根据实验记录的数据画出的U-I图线如图3所示，从图线可得出干电池的电动势为
    1.5
    1.5
    V，待测干电池的内电阻为
    1.0
    1.0
    Ω．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    （1）在做验证力的平行四边行定则实验中：除了方木板、白纸、图钉、细线套、橡皮条、铅笔和刻度尺外，还需要的器材有：______．在此实验中，假如F1的大小及方向固定不变，那么为了使橡皮条仍然伸长到O点，对F2来说，下面说法中正确的是______
    A．F2可以有多个方向
    B．F2的方向和大小可以有多个值
    C．F2的方向和大小是唯一确定值
    D．F2的方向是唯一的，但大小可有多个值
    （2）如图为验证牛顿第二定律的实验装置图，实验中作出了如图所示的A、B两图象，图A中三线表示实验中______不同．图B中图线不过原点的原因是______．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （1）在做验证力的平行四边行定则实验中：除了方木板、白纸、图钉、细线套、橡皮条、铅笔和刻度尺外，还需要的器材有：                        ．在此实验中，假如F1的大小及方向固定不变，那么为了使橡皮条仍然伸长到O点，对F2来说，下面说法中正确的是（　　　）

    A．F2可以有多个方向                 

    B．F2的方向和大小可以有多个值

    C．F2的方向和大小是唯一确定值      

    D．F2的方向是唯一的，但大小可有多个值

    （2）右图为验证牛顿第二定律的实验装置图，实验中作出了如图所示的A、B两图象，图A中三线表示实验中______________________不同．图B中图线不过原点的原因是_____________________．

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    科目：高中物理 来源：2010-2011学年山东省泰安市新泰市新汶中学高三（上）月考物理试卷（10月份）（解析版） 题型：填空题

    （1）在做验证力的平行四边行定则实验中：除了方木板、白纸、图钉、细线套、橡皮条、铅笔和刻度尺外，还需要的器材有：    ．在此实验中，假如F1的大小及方向固定不变，那么为了使橡皮条仍然伸长到O点，对F2来说，下面说法中正确的是   
    A．F2可以有多个方向
    B．F2的方向和大小可以有多个值
    C．F2的方向和大小是唯一确定值
    D．F2的方向是唯一的，但大小可有多个值
    （2）如图为验证牛顿第二定律的实验装置图，实验中作出了如图所示的A、B两图象，图A中三线表示实验中    不同．图B中图线不过原点的原因是    ．

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