验证牛顿运动定律（探究加速度与力、质量的关系）知识点题库

利用如图1所示的实验装置，可以探究“加速度与质量、受力的关系”．

实验时，首先调整垫木的位置，使小车不挂配重时能在倾斜长木板上做匀速直线运动，以平衡小车运动过程中所受的摩擦力．再把细线系在小车上，绕过定滑轮与配重连接．调节滑轮的高度，使细线与长木板平行．在接下来的实验中，各组情况有所不同．

（1）甲组同学的实验过程如下：
①保持小车质量一定，通过改变配重片数量来改变小车受到的拉力．改变配重片数量一次，利用打点计时器打出一条纸带．重复实验，得到5条纸带和5个相应配重的重量．
②图2是其中一条纸带的一部分，A、B、C为3个相邻计数点，每两个相邻计数点之间还有4个实际打点没有画出．通过对纸带的测量，可知A、B间的距离为2.30cm，B、C间的距离为 cm．已知打点计时器的打点周期为0.02s，则小车运动的加速度大小为 m/s² ．
③分析纸带，求出小车运动的5个加速度a．用相应配重的重量作为小车所受的拉力大小F，画出小车运动的加速度a与小车所受拉力F之间的a﹣F图象，如图3所示．由图象可知小车的质量约为 kg（结果保留两位有效数字）．
（2）乙组同学的实验过程如下：
①用5个质量均为50g的钩码作为配重进行实验．
②将钩码全部挂上进行实验，打出纸带．
③从配重处取下一个钩码放到小车里，打出纸带．
④重复③的实验，共得到5条纸带．
⑤分析纸带，得出实验数据，画出小车加速度与悬挂钩码所受重力的之间a﹣F图象．
乙组同学在实验基础上进行了一些思考，提出以下观点，你认为其中正确的是．

A . 若继续增加悬挂钩码的数量，小车加速度可以大于当地的重力加速度 B . 根据a﹣F图象，可以计算出小车的质量 C . 只有当小车质量远大于悬挂钩码的质量时，a﹣F图象才近似为一条直线 D . 无论小车质量是否远大于悬挂钩码的质量，a﹣F图象都是一条直线．

某同学用如图甲所示的装置探究加速度a与合外力f的关系，装置中水平平台上置有一端垫高．另一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．小车上固定着用于挡光的遮光片K．让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示的遮光片K通过1、2光电门的挡光时间分别为t₁和t₂ ．

（1）实验前先用游标卡尺测出遮光片的宽度，示数如图乙所示，其读数d=mm．
（2）该实验中，在改变沙桶的总质量m时，保持小车质量M＞＞m，这样做的目的是．
（3）为了计算出小车的加速度，除了测量d、t₁和t₂之外，还需要测量，若上述测量量用x表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a=．
（4）若根据实验测得的数据作出的a﹣F图象如图丙所示，可以看出此实验存在较大的物差，产生误差的
主要原因是．

某同学设计了一个探究加速度与物体所受合外力F及质量M的关系实验．图1为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板．

①若保持砂和砂桶质量m不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M及对应的 $\text{[math]}$ 数据如表所示．根据表数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图2所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线．从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是．

次数	1	2	3	4	5
小车加速度a/（m•s^﹣²）	1.98	1.48	1.00	0.67	0.50
小车质量M/kg	0.25	0.33	0.50	0.75	1.00
质量倒数 $\text{[math]}$ /kg^﹣¹	4.00	3.00	2.00	1.33	1.00

②某同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作小车的合外力F，作出a﹣F图线如图3所示，试分析图线不过原点的原因是．

③在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做法．

利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列说法中正确的是（　　）

A . 实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车 B . 平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上 C . 改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力 D . 小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出

（1）利用下图装置可以做力学中的若干实验，以下说法正确的是____（多选）。

A . 用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响 B . 在用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量 C . 用此装置“探究加速度a与力F的关系” 每次改变砝码及砝码盘总质量后，不需要重新平衡摩擦力 D . 用此装置探究“探究功与速度变化的关系”实验时，不需要平衡小车运动中所受摩擦力的影响。
（2）在用此装置做“探究加速度与力、质量的关系”时，下列说法正确的是_______（多选）

A . 先释放纸带再接通电源 B . 拉小车的细线应尽可能与长木板平行 C . 纸带与小车相连端的点迹较密 D . 轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡
（3）如图所示是实验时打出的一条纸带，ABCD……为每隔2个打点取一计数点，据此纸带可知小车在E点速度大小为m/s。

如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置：

（1）图2是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是(选填字母)
（2）在平衡阻力后，实验时可通过增减小盘中(选填“50g钩码”或“5g砝码”)的个数来改变拉力的大小。

某兴趣小组利用如图甲所示实验装置，探究小车受到的合外力做功和动能变化的关系，小车质量为M，沙桶和沙子的质量为m，当地重力加速度为g，在木板上的小车的运动速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到。

图片_x0020_100012

（1）在实验中，下列说法正确的有（）

A . 平衡小车的摩擦力时，不需要挂沙子和沙桶 B . 每次改变小车的质量时，都要重新平衡摩擦力 C . 实验中要先接通电源再释放小车 D . 该实验一定要满足M远小于m
（2）某次实验时得到的一条纸带，O点为由静止开始释放时沙桶纸带上打的第一个点，O点到各计数点间的距离为s₁~ s₅ ，如图乙所示，相邻两个计数点之间的时间间隔为T，根据此纸带可得出小车通过计数点D时的速度v_D=（用所测物理量的符号表示）
（3）若用O、D两点来研究合外力做功和动能变化的关系，需要验证的关系式为：（用所测物理量的符号表示 $\text{[math]}$

某同学用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律，其中打点计时器的打点周期为0.02s 。

图片_x0020_961416286

（1）本实验应用的实验方法是_______

A . 控制变量法 B . 假设法 C . 理想实验法 D . 等效替代法
（2）（多选题）为了验证加速度与合外力成正比，必须做到_______

A . 实验前要平衡摩擦力 B . 每次实验都必须从相同位置释放小车 C . 实验时拉小车的细绳必须保持与小车运动轨道平行 D . 实验过程中，如拉力改变，则必须重新平衡摩擦力
（3）图乙为某次实验得到的纸带，纸带上相邻的两计数点间有四个点未画出，则小车的加速度大小为a=m/s²(结果保留两位有效数字)
（4）在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图丙所示的a－F图像，其中图线不过原点并在末端发生了弯曲，产生这种现象的原因可能有____。

A . 木板右端垫起的高度过小（即平衡摩擦力不足） B . 木板右端垫起的高度过大（即平衡摩擦力过度） C . 盘和重物的总质量m远小于车和砝码的总质量M（即m<<M） D . 盘和重物的总质量m没有远小于车和砝码的总质量M

利用图示装置可以做力学中的许多实验．

图片_x0020_901600097

（1）以下说法正确的是____________.

A . 利用此装置“研究匀变速直线运动” 时，须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响 B . 利用此装置探究 “小车的加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时，如果画出的a-M关系图象不是直线，就可确定加速度与质量成反比 C . 利用此装置探究“功与速度变化的关系”实验时，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响
（2）小华在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，因为不断增加所挂钩码的个数，导致钩码的质量远远大于小车的质量，则小车加速度a的值随钧码个数的增加将趋近于的值.

某实验小组应用如图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，所用的打点计时器所接的交流电的频率为50Hz，实验步骤如下：

图片_x0020_1082578242

A．按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；

C．挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；

D．改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度.

根据以上实验过程，回答以下问题：

（1）对于上述实验，下列说法正确的是（___________）

A . 小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等 B . 实验过程中砝码盘处于超重状态 C . 与小车相连的轻绳与长木板一定要平行 D . 弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半 E . 砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
（2）实验中打出的一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得小车的加速度为m/s²。（结果保留2位有效数字）
（3）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，与本实验相符合的是（）

某实验小组利用如图所示的装置探究物体的加速度与力、质量的关系．

图片_x0020_1478893645

（1）实验中下列做法正确的是___________．

A . 平衡摩擦力后，实验就不需要满足小车及车中砝码总质量远大于砝码盘及盘中砝码总质量的条件 B . 每次改变小车中砝码的质量后，都需要重新平衡摩擦力 C . 选取点迹清晰的纸带，必须以打的第一个点为计数起始点进行测量 D . 实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车
（2）实验中由于实际绳对小车的拉力（选填“大于”、“等于”、“小于”）重物所受的重力，会给实验带来系统误差．为减小此误差，实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取，以下四组数据中最合理的一组是．（填写相应序号）
①M=200g，m=40g、60g、80g、100g、120g

②M=200g，m=30g、35g、40g、45g、50g

③M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g

④M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g
（3）如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带．取计数点1、2、3、4、5.已知打点计时器的打点周期为0.02s，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为3. 05cm、3.92cm、4.77cm、5.62cm，则小车运动的加速度大小a=m/s² ．（结果保留两位有效数字）
（4）甲、乙两同学在同一实验室，各取一套上图所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到右图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，由图可知 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ．（大于、小于、等于）

在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置。

图片_x0020_100014

（1）本实验应用的实验方法是______；

A . 控制变量法 B . 假设法 C . 理想实验法
（2）下列说法正确的是______；

A . 在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小 B . 在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量 C . 在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a－ $\text{[math]}$ 图像 D . 当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码受到的总重力大小
（3）如图所示是某次实验的纸带，舍去前面比较密集的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1、2、3……那么相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s，各计数点与0计数点之间的距离依次为x₁＝3.0cm、x₂＝7.5cm、x₃＝13.5cm，则物体运动的加速度为m/s²。（结果保留两位有效数字）

做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是常规的实验方案；图乙是改进的方案，其实验操作步骤如下：

图片_x0020_100017

①挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；

②取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a；

③改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到 $\text{[math]}$ 的关系。

（1）实验获得如图所示的纸带，计数点A、B、C、D、E间均有四个点未画出，则在打D点时小车的速度大小v_D=m/s（保留两位有效数字），所用交变电源的频率为50 Hz，由该纸带可求得小车的加速度a =m/s²（结果保留两位有效数字）。
（2）需要满足条件M>>m的方案是（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作 $\text{[math]}$ 图象时，把mg作为F值的是（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。
（3）试对甲、乙两种方案是否需要满足条件M>>m做出简要的理论说明。（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）

某同学利用如图装置探究加速度与合外力的关系。

图片_x0020_666635075

（1）对本实验的操作，下列说法中正确的一项是（______）

A . 实验中无需测量盛放砝码的托盘质量 B . 实验中要调节滑轮的高度使小车和滑轮间的细线与水平桌面平行 C . 补偿阻力时，必须取下托盘和砝码，调整长木板托盘的倾角，使小车拖着纸带沿木板匀速下滑 D . 让小车靠近打点计时器，先释放小车，后接通电源，打出一条纸带
（2）如图所示为实验中得到纸带的一段，相邻两计数点间还有四个点没有画出。已知交流电的频率为50Hz，则相邻两计数点间的时间隔为s，小车的加速度为m/s²（保留两位有效数字）；
（3）以加速度a为纵坐标，F为横坐标，画出a-F图像。若求得图线的斜率为k，则小车的质量为。

在学习了牛顿运动定律后，某联盟校物理兴趣小组的同学们对力和运动的关系产生了浓厚的兴趣，他们使用了多种实验装置和实验方法来探究加速度与哪些因素有关，某组同学先使用了甲图所示装置进行探究，电源频率为 $\text{[math]}$ 。

（1）本实验采用的研究方法是______________

A . 理想实验法 B . 分析归纳法 C . 控制变量法 D . 逻辑推理法
（2）通过实验得到一条纸带，如图所示， $\text{[math]}$ 是7个相邻的计数点，相邻计数点还有4个点未画出，且每相邻两个计数点间间距 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别为 $\text{[math]}$ ，则小车的加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（充分利用实验数据，结果保留两位有效数字）

另一组同学在小车和重物之间加上一个不计重力的微型力传感器，如乙图所示，它可以直接测出绳中拉力 $\text{[math]}$ 的大小。然后该组同学使用这套装置分别改变重物的质量和小车的质量进行了多次实验。
（3）以下说法正确的是（______）

A . 力传感器示数小于绳下端所挂重物重力 B . 每次改变小车的质量时，都需要重新平衡摩擦力 C . 因为乙实验装置采用了力传感器，所以不需要平衡摩擦力 D . 在小车质量一定的情况下，若得到 $\text{[math]}$ 图像是一条过原点的倾斜直线，说明 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 成正比
（4）乙实验装置中，（填“需要”或“不需要”）满足重物的质量远小于小车和车上砝码的总质量。

图甲为“探究小车的加速度与物体受力的关系”的实验装置图，图中A为小车，质量为m₁ ，连接在小车后面的纸带穿过电磁打点计时器，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上。B为沙桶和沙，质量为m₂。不计绳与滑轮间的摩擦，改变沙的质量，测量多组数据，并在坐标系中作出了如图丙所示的a-F图像，其中F=m₂g。

（1）下列说法正确的是_______。

A . 电磁打点计时器正常工作时使用220V的交流电 B . 实验时应先接通电源，后释放小车 C . 平衡摩擦力时，应将沙桶用细绳通过定滑轮系在小车上 D . 为了减小误差，实验中一定要保证m₂远小于m₁
（2）图乙为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的五个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出，各点间的距离如图所示，则小车的加速度大小为m/s²（交流电的频率为50Hz，结果保留两位有效数字）。
（3）图丙所示的a-F图像中，图线不过坐标原点的原因是。

图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图，已知打点计时器的工作频率为50Hz。砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。

（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是（______）

A . 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B . 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C . 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
（2）实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是（______）

A . M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g B . M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g C . M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g D . M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（3）图乙是试验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间时间间隔为0.1s，则F点的瞬时速度大小v_F=m/s；小车的加速度a=m/s²（结果均保留2位有效数字）。

某实验小组设计了如图（a）所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像，图中力传感器可直接显示绳中拉力大小，他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图（b）所示．

（1）图线是在轨道左侧抬高，成为斜面情况下得到的（选填“1”或“2”）；要想使得该图线过原点应轨道的倾角（填“增大”或“减小”）
（2）滑块和位移传感器发射部分的总质m =kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ=．（g=10m/s²）
（3）实验中是否要满足，滑块和位移传感器发射部分的总质量远远大于重物质量的条件?．

某兴趣小组通过如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。下列操作正确的是（）

A . 调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行 B . 挂上砂桶，使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力 C . 实验时，先释放滑块，再接通打点计时器的电源 D . 改变滑块的质量后，需要重新调节长木板倾斜度

某实验小组为了探究物体加速度与力、质量的关系，设计了如下实验。

（1）在探究小车加速度a与其质量M的关系时，采用了图a所示的方案。
①保持盘中砝码不变，通过增减小车中的砝码个数改变小车的总质量M，利用打出的纸带测量出小车对应的加速度。下列实验操作合理的是。
A．为了平衡阻力，把木板的一侧垫高，并将砝码盘用细线通过定滑轮系在小车上
B．先接通电源，待打点计时器正常工作后再释放小车
C．调节滑轮，使细线与木板平行
②图b为实验中打出的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点未画出。交变电源的频率为50Hz，小车的加速度a=m/s²（结果保留两位有效数字）；
③下表为实验小组记录的6组实验数据，其中5组数据的对应点已经标在图c的坐标纸上，请用×标出余下的一组数据的对应点，并作出 $\text{[math]}$ 图像，由 $\text{[math]}$ 图像可得出的实验结论：。
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
0.29
1.16
0.25
0.29
0.86
0.34
0.29
0.61
0.48
0.29
0.41
0.71
0.29
0.36
0.81
0.29
0.31
0.93
（2）在探究小车加速度a与所受力F的关系时，设计了图d所示的方案。其实验操作步骤如下：
a.挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；
b.取下砝码盘和砝码，测出其总质量为m，并让小车沿木板下滑，测出加速度a；
c.改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤a和b，多次测量，作出a-F图像。
①该实验方案（选填需要或不需要）满足条件M>>m；
②若实验操作规范，通过改变砝码个数，画出的a-F图像最接近下图中的。
A． B． C．

$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
0.29	1.16	0.25
0.29	0.86	0.34
0.29	0.61	0.48
0.29	0.41	0.71
0.29	0.36	0.81
0.29	0.31	0.93

验证牛顿运动定律（探究加速度与力、质量的关系） 知识点题库

验证牛顿运动定律（探究加速度与力、质量的关系）知识点题库