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

在“验证牛顿第二定律”的实验中，实验装置如图甲所示．

（1）某组同学采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中不需要和不正确的是
①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力
④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源

A . ①③⑤ B . ②③⑤ C . ③④⑤ D . ②④⑤
（2）
有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A图线，另一位同学实验测出了如图丙中的B图线．试分析：①A图线不通过坐标原点的原因是；
②A图线上部弯曲的原因是；
③B图线在纵轴上有截距的原因是．
（3）
在处理数据时，某同学做出的a﹣ $\text{[math]}$ 的关系图线，如图丁所示．从图象中可以看出，作用在物体上的恒力F=N．当物体的质量为2.5kg时，它的加速度为 m/s² ．

为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，A、B同学设计了如图甲所示的实验装置．其中小车的质量为M，砂和砂桶的质量为m，与小车相连的滑轮的质量为m₀ ．力传感器可测出轻绳中的拉力大小，重力加速度为g．实验时先平衡摩擦力．

（1） A同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采
用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s²（结果保留三位有效数字）．
（2）
A同学以力传感器的示数F为纵坐标，加速度a为横坐标，画出的F﹣a图象如图丙所示，求得图线的斜
率为k，则小车的质量M=（用所给物理量的符号表示）．
（3） B同学也以力传感器的示数F为纵坐标，加速度a为横坐标，画出的F﹣a图象如图丁所示，图线不过原
点的原因可能是．（答一条即可）

甲、乙两个同学用如图甲所示的实验装置共同研究在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系．

（1）甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a．图乙是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm．实验中使用的电源是频率为f=50Hz的交变电流．根据以上数据，可以算出小车的加速度a=m/s² ．（结果保留两位有效数字）
（2）乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出a～ $\text{[math]}$ 图线后，发现：当 $\text{[math]}$ 较大时，图线发生弯曲．于是，该同学后来又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象．那么，该同学的修正方案可能是

A . 改画a与 $\text{[math]}$ 的关系图线 B . 改画a与（M+m）的关系图线 C . 改画 a与 $\text{[math]}$ 的关系图线 D . 改画a与 $\text{[math]}$ 的关系图线．

某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010kg．实验步骤如下：

①将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑．

②将n（依次取n=1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N﹣n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s﹣t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a．

（1）对应于不同的n的a值见下表．n=2时的s﹣t图象如图（b）所示；由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表．
n
1
2
3
4
5
a/m•s^﹣2
0.20

0.58
0.78
1.00
（2）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a﹣n图象．从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比．
（3）利用a﹣n图象求得小车（空载）的质量为 kg（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8m•s^﹣2）．
（4）若以“保持木板水平”来代替步骤①，下列说法正确的是（填入正确选项前的标号）

A . a﹣n图线不再是直线 B . a﹣n图线仍是直线，但该直线不过原点 C . a﹣n图线仍是直线，但该直线的斜率变大．

用如图（a）所示的实验装置验证牛顿第二定律：

①某同学通过实验得到如图（b）所示的a﹣F图象，造成这一结果的原因是在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角（填“偏大”或“偏小”）．

②该同学在平衡摩擦力后进行实验，小车在实际运动过程中所受的拉力砝码和盘的总重力（填“大于”“小于”或“等于”），为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足的条件．

某学习小组欲探究物体的加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，图中小车的质量用M表示，砂桶的质量用m表示．要顺利完成该实验，则：

（1）还需要的测量工具有、．
（2）为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是；要使细线的拉力约等于砂桶的总重力，应满足的条件是．
（3）如图2所示为小车在木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x₁=3.20cm，x₂=4.52cm，x₅=8.42cm，x₆=9.70cm．则木块加速度大小a=m/s²（保留两位有效数字）．
（4）在“探究加速度a与力F的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砂的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与力F图线如图3所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因是．

在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时，采用如图甲所示的一端带定滑轮的长木板实验装置，让重物通过轻绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。其中小车质量用M表示，重物质量用m表示，加速度用a表示。

（1）实验时需要将长木板的一端垫起适当的高度，这样做是为了消除的影响，使绳对小车的拉力等于小车所受合外力。在进行小车在长木板上匀速滑下的调整时，小车后面的纸带（填“要”或“不要）同时穿上并穿过打点计时器。
（2）实验中由于绳对小车的实际拉力小于重物的重力，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_____。（填写相应选项前的字母即可）

A . M＝200g，m＝40g、60g、80g、100g、120g、140g B . M＝200g，m＝30g、35g、40g、45g、50g、55g C . M＝400g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g D . M＝400g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、35g
（3）在实验中用接在50Hz交流电源上的打点计时器，测定小车的加速度。某次实验中得到的一条纸带如图乙所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个点作为计数点，分别标明0、1、2、3、4．量得0与1两点间距离s₁＝1.20cm，1与2两点间的距离s₂＝1.80cm，2与3两点间距离s₃＝2.40cm，3与4两点间距离s₄＝3.00cm，则打计数点“3”时小车对应的速度大小为m/s，还可求得小车的加速度大小为m/s²

在探究“加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图甲所示的装置．

（1）保持小车质量不变，该同学通过实验数据画出图乙所示的a－F图象．为了使图线通过坐标原点，图甲中垫木应向（选填“左”或“右”）移一些．
（2）下图是实验中获得的一条点迹清晰的纸带，O点为纸带上一清晰点迹，A、B、C为另外三个连续计数点，计数点OA间点迹未画出，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则相邻两个计数点AB之间的时间间隔为s，打B点时小车的瞬时速度大小为m/s．

如图所示为探究牛顿第二定律的实验装置．该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成．光电门可以测出滑块通过光电门的时间，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，另用天平测出滑块(含遮光片）和沙桶（含沙子）的质量分别为M和m．

（1）在探究牛顿第二定律的实验中，使用气垫导轨的主要目的是____________

A . 减小噪声 B . 减小滑块速度 C . 减小摩擦力 D . 增加摩擦力
（2）如果滑块上的遮光板宽度为d，通过1、2两个光电门时的挡光时间分别为t₁和t₂ ，测量出两个光电门之间的距离s，那么滑块运动的加速度a的计算式是a=．

某次“探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系”实验如下．

（1）图甲所示为实验装置图．图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点A、B、C、D、E间的时间间隔为0.1 s，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s²(结果保留两位有效数字)．
（2）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行多次测量．根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线，如图所示．图中直线没有通过原点，其主要原因是.

（3）保持砂和砂桶质量不变，改变小车中砝码质量，进行多次测量，得到小车加速度a、质量m及其对应的 $\text{[math]}$ 的数据如表中所示：

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
小车加速度a/(m·s^－²)	1.90	1.72	1.49	1.25	1.00	0.75	0.50	0.30
小车和砝码质量m/kg	0.25	0.29	0.33	0.40	0.50	0.71	1.00	1.67
1/m/kg^－¹	4.00	3.45	3.03	2.50	2.00	1.41	1.00	0.60

a.请在图所示坐标纸中画出a－ $\text{[math]}$ 图线；

b．根据作出的a－ $\text{[math]}$ 图象可以得到的结论是：.

某同学设计了一个探究加速度 $\text{[math]}$ 与物体所受合力 $\text{[math]}$ 及质量 $\text{[math]}$ 关系的实验，下图甲为实验装置简图，电源交流电的频率为50 Hz。

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（1）图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（结果保留两位有效数字）

（2）保持砂和小砂桶的总质量不变，改变小车质量 $\text{[math]}$ ，分别得到小车加速度 $\text{[math]}$ 与质量 $\text{[math]}$ 及对应的倒数 $\text{[math]}$ ，数据如下表所示：

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
加速度a/m·s^－2	1.90	1.72	1.49	1.25	1.00	0.75	0.50	0.30
质量m/kg	0.25	0.29	0.33	0.40	0.50	0.71	1.00	1.67
质量倒数 $\text{[math]}$ /kg^－1	4.00	3.45	3.03	2.50	2.00	1.41	1.00	0.60

试在丙中绘制出 $\text{[math]}$ 图线；并根据图线写出 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 之间的关系式：。

图片_x0020_100015 _x0000_i1190

（3）若保持小车质量不变，改变砂和小砂桶的总质量，该同学根据实验数据作出了如图丁所示的加速度 $\text{[math]}$ 随合力 $\text{[math]}$ 的变化图线，则该图线不通过原点 $\text{[math]}$ 的主要原因是：。

如图甲所示是某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在长木板上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放。

图片_x0020_100015 甲图片_x0020_100016 乙

（1）若用游标卡尺测出光电门遮光条的宽度d如图乙所示，则d＝mm；实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt，则小车经过光电门时的速度为（用字母表示）；
（2）实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为；
（3）关于本实验，下列说法正确的是______；

A . 将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在重物拉动下恰好做匀速运动，此时小车受到的拉力和摩擦力恰好平衡 B . 将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂重物的情况下使小车恰好做匀速运动，这是用小车受到的重力沿斜面方向的分力平衡了小车受到的摩擦力的结果 C . 将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂重物的情况下使小车恰好做匀速运动，当挂上重物时，每次改变重物的质量都需要重新调节木板的倾角
（4）测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间，并分别算出小车经过光电门时的速度v，通过描点作出线性图像，研究小车加速度与力的关系。处理数据时应作出（可选填 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 或者其他你认为正确的函数关系）图像。

在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中：

（1）在探究物体的加速度与力的关系时，应保持不变，分别改变施加在物体上的力F，测出相对应的加速度a。
（2）本实验采用的探究方法是______（填字母序号）

A . 转换法 B . 类比法 C . 控制变量法 D . 等效替换法

“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如下图甲所示。

（1）打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为 $\text{[math]}$ ，常用的电磁式打点计时器和电火花计时器，使用的都是（填“直流电”或“交流电”）；
（2）下列说法正确的是______；

A . 每次小车必须从靠近打点计时器的同一位置释放 B . 补偿阻力时，将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在槽码及槽码盘的牵引下恰好做匀速运动 C . 通过增减小车上的槽码改变质量时，不需要重新平衡摩擦力 D . 实验时槽码及槽码盘的总质量应远小于小车的质量
（3）在补偿阻力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为 $\text{[math]}$ ，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。打下计数点2时小车的速度v= $\text{[math]}$ ，该小车的加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（结果保留两位有效数字）

某实验小组利用如图所示的装置验证牛顿第二定律。

原理是利用牛顿第二定律计算小车加速度的理论值，通过纸带分析得到的实验测量值，比较两者的大小是否相等从而验证牛顿第二定律。

（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力后的实验过程中打出了一条纸带如图所示。计时器打点的时间间隔为0.02s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度的实验测量值a_测=m/s²。（结果保留两位有效数字）
（2）如果用天平测得小车和车内钩码的总质量为M，砝码和砝码盘的总质量为m，则小车加速度的理论值为a_理=（当地的重力加速度为g）；
（3）对于该实验下列做法正确的是（填字母代号）_______

A . 在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将砝码和砝码盘通过定滑轮拴小车上 B . 调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 C . 小车和车内钩码的总质量要远大于砝码和砝码盘的总质量 D . 通过增减小车上的钩码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 E . 实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源

某同学在用如图乙所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”实验。

（1）该同学在实验室找到了一个小正方体木块用实验桌上的一把游标卡尺测出正方体木块的边长，如图甲所示，则正方体木块的边长为cm。
（2）接着用这个小正方体木块把小车轨道的一端垫高，通过速度传感器发现小车刚好做匀速直线运动。设小车的质量为M，正方体木块的边长为a，并用刻度尺量出图中AB的距离L（a<<L，已知 $\text{[math]}$ 很小时tan $\text{[math]}$ ≈sin $\text{[math]}$ ），则小车向下滑动时受到的摩擦力为。
（3）然后用细线通过定滑轮挂上重物让小车匀加速下滑不断改变重物的质量m，测出对应的加速度a，则下列图像中能正确反映小车加速度a与所挂重物质量m关系的是__________。

A . B . C . D .

某实验小组采用如图甲所示的实验装置来研究加速度和力的关系，其中小车的质量为M，砂桶和砂子的总质量为m(不计小车与桌面间及绳与滑轮间的摩擦)．

（1）松开砂桶，小车带动纸带运动，若相邻计数点间的时间间隔T=0.1s，数据如图乙所示，则小车的加速度a= $\text{[math]}$ (结果保留三位有效数字)．
（2）改变砂桶内砂子的质量，多次实验，以力传感器的示数F为横坐标、小车对应的加速度a为纵坐标，做出的 $\text{[math]}$ 图像如图丙，可知小车的质量M=kg．

如图为验证“牛顿第二定律”的实验装置图，测得滑块上遮光条的宽度为d，遮光条经过光电门1所用的时间为t₁ ，经过光电门2所用的时间为t₂ ，滑块、遮光条、拉力传感器的总质量为M，两光电门之间的距离为L

（1）下列说法正确的是____；

A . 实验要把气垫导轨的右端适当垫高来平衡摩擦力 B . 实验开始前，应将气垫导轨调至水平，细绳要平行于导轨 C . 本实验需要槽码的质量远小于M D . 两光电门之间的距离L适当大一些，可以减小实验误差
（2）滑块的加速度a=；
（3）若拉力传感器的示数为F，则验证牛顿第二定律的表达式为。

某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

（1）如图甲、乙所示为实验室常用的两种计时器，其中甲装置用的电源是____；

A . 交流220V B . 直流220V C . 直流8V D . 交流8V
（2）下列做法正确的是____（填字母代号）。

A . 调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B . 在调节木板倾斜度补偿小车的阻力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在小车上 C . 实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源 D . 通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
（3）已知打点计时器频率为50Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。
根据纸带可求出小车的加速度为m/s²（保留两位有效数字）
（4）实验时改变所挂砝码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出a-F关系图像，如图所示。此图像的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是____。（选填下列选项的序号）

A . 小车与木板之间存在摩擦 B . 木板倾斜角度过大 C . 所挂砝码的总质量过大 D . 所用小车的质量过大

某同学想利用如图所示的实验装置来探究加速度与力、质量的关系。

（1）下列实验与该实验采用相同实验方法的是____。

A . B . C . D .
（2）如图所示，用20分度的游标卡尺测出遮光片的宽度 $\text{[math]}$ mm。

n	1	2	3	4	5
a/m•s^﹣2	0.20		0.58	0.78	1.00

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