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    为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图1中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用△t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
    间隔均匀
    间隔均匀
    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，获得图2带有点列的纸带，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，
    1
    a
    为纵坐标，在坐标纸上做出
    1
    a
    -m    关系图线．
    （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
    M远大于m
    M远大于m
    ．
    （ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2和s3．a可用s1、s3和△t表示为a=
    s3-s1
    50(△t)2
    s3-s1
    50(△t)2
    ．由此求得加速度的大小a=
    1.15
    1.15
    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
    1
    k
    1
    k
    ，小车的质量为
    b
    k
    b
    k
    ．
    分析：1、①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀；
    2、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该远小于小车和砝码的总质量
    由匀变速直线运动的推论得：△x=aT2
    由a=
    F
    m
    ，故
    1
    a
    =
    m
    F
    ，故成线性关系，且斜率为
    1
    F
    ，设小车质量为M，则由牛顿第二定律写出
    1
    a
    与小车上砝码质量m+M的表达式，然后结合斜率与截距概念求解即可
    解答：解：（1）①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀．
    （2）（ⅰ）设小车的质量为M，小吊盘和盘中物块的质量为m，设绳子上拉力为F，
    以整体为研究对象有mg=（m+M）a
    解得a=
    mg
    M+m

    以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=
    M
    M+m
    mg
    显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于小吊盘和盘中物块的重力．所以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该远小于小车和砝码的总质量．
    （ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3．
    由匀变速直线运动的推论得：△x=aT2
    a=
    s3-s1
    50(△t)2

    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=24.2mm，s3=47.2mm．
    由此求得加速度的大小a=
    s3-s1
    50(△t)2
    =
    0.0472-0.0242
    50×0.022
    =1.15m/s2．
    （ⅲ）设小车质量为M，小车受到外力为F，由牛顿第二定律有F=（m+M）a；
    所以
    1
    a
    =
    m
    F
    +
    M
    F
    ，
    所以，
    1
    a
    -m图象的斜率为
    1
    F
    ，故F=
    1
    k
    ，纵轴截距为b=
    M
    F
    =kM，
    所以，M=
    b
    k

    故答案为：（1）间隔均匀；（2）（ⅰ）M远大于m．（ⅱ）
    s3-s1
    50(△t)2
    ；1.15；（ⅲ）
    1
    k
    ；
    b
    k
    点评：实验问题要掌握实验原理、注意事项和误差来源；遇到涉及图象的问题时，要先根据物理规律写出关于纵轴与横轴的函数表达式，再根据斜率和截距的概念求解即可．
    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：阅读理解

    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△t表示．在小车质量M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：撤去砂和砂桶，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
    间隔均匀
    间隔均匀
    的点．
    ②按住小车，在左端挂上适当质量的砂和砂桶，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，
    1
    a
    为纵坐标，在坐标纸上做出
    1
    a
    -m关系图线．若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则
    1
    a
    与m应成
    线性
    线性
    关系（填“线性”或“非线性”）．
    （2）完成下列填空：
    ①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，悬挂砂和砂桶的总质量应满足的条件是
    远小于小车和砝码的总质量
    远小于小车和砝码的总质量
    ．
    ②如图2所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D是该同学在纸带上选取的连续四个计数点．该同学用刻度尺测出AC间的距离为SⅠ，测出BD间的距离为SⅡ．a可用SⅠ、SⅡ和△t（打点的时间间隔）表示为a=
    SⅡ-SⅠ
    2(△t)2
    ，
    SⅡ-SⅠ
    2(△t)2
    ，
    ．
    ③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
    1
    k
    1
    k
    ，小车的质量为
    b
    k
    b
    k
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）在使用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，已知实验用的重锤质量m=0.02kg．重锤自由下落，在纸带上打下一系列的点，如图1所示，相邻计数点的时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s2．则：（计算结果均保留两位有效数字）
    ①打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=
    0.97
    0.97
     m/s；
    ②从打下计数点O到打下计数点B的过程中，重锤的重力势能的减少量△Ep=
    9.5×10-3
    9.5×10-3
     J
    （2）图2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△t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”． 
    ㈠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
    间隔均匀
    间隔均匀
    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，获得带有点列的纸袋，在纸袋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1/a为纵坐标，在坐标纸上做出1/a-m关系图线．若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则1/a与m处应成
    线性
    线性
    关系（填“线性”或“非线性”）．
    ㈡完成下列填空：
    ⑦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
    远小于小车和砝码的总质量
    远小于小车和砝码的总质量
    ．
    ⑧设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3．a可用s1、s3和△t表示为a=
    s3-s1
    2(5△t)2
    s3-s1
    2(5△t)2
    ．
    ⑨图4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
    1
    k
    1
    k
    ，小车的质量为
    b
    k
    b
    k
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （2012?汕头一模）（1）在“测定金属的电阻率”的实验中，为了安全、准确、方便地完成实验：
    ①除电源（电动势为4V，内阻很小）、电压表V（量程3V，内阻约3kΩ），待测电阻丝（约3Ω）、导线、开关外，电流表应选用
    A
     
    1
    A
     
    1
    ，滑动变阻器应选用
    R
     
    1
    R
     
    1
    （选填   下列器材的字母符号）．
    A．电流表A1（量程600mA，内阻约1Ω）  电流表A2（量程3A，内阻约0.02Ω）
    B．滑动变阻器R1（总阻值10Ω）          滑动变阻器R2（总阻值100Ω）
    ②若用如图所示的电路测量金属丝的电阻，电压表的左端应与电路中的
    b
    b
    点相连（选填“a”或“b”）．若某次测
    量中，金属丝的长度为l，直径为D，电压表和电流表读数分别为U和I，请用上述直接测量的物理量（D、l、U、I）写出电阻率ρ的计算式：ρ=
    π
    Ud
    2
     
    4IL
    π
    Ud
    2
     
    4IL
    ．
    （2）如图（a）为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．

    ①平衡小车所受的阻力的操作：取下
    砝码
    砝码
    ，把木板不带滑轮的一端垫高；接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动．如果打出的纸带如图（b）所示，则应
    减小
    减小
    （减小或增大）木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹
    均匀（间隔相等）
    均匀（间隔相等）
    为止．
    ②图（c）为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m为小车上砝码的质量．
    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
    1
    K
    1
    K
    ，小车的质量为
    b
    K
    b
    K
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    Ⅰ、图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图．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．
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    （1）试验中，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=20g，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2 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还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为sAB=4.22cm、sBC=4.65cm、sCD=5.08cm、sDE=5.49cm、sEF=5.91cm、sFG=6.34cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a=
     
    m/s2（结果保留2位有效数字）．
    Ⅱ、如图为“测绘小灯伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5V．
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    （1）完成下列实验步骤：
    ①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，
     

    ②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，
     
    ；
    ③断开开关，…．根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线．
    （2）在虚线框中画出与实物电路相应的电路图．

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