復習(課件+練習)：實驗四 驗證牛頓運動定律

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1、2016年高考物理一輪復習（課件+練習）：實驗四　驗證牛頓運動定律 1．(2015·鄭州質檢)為了“探究加速度與力、質量的關系”，現(xiàn)提供如圖所示的實驗裝置．請思考探究思路并回答下列問題： (1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應采取的做法是________； A．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動 B．將木板帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動 C．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動 D．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車能夠靜止在木板上 (2)在實驗中，得到一條打點

2、的紙帶，如圖所示，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則小車加速度的表達式為a＝__________________； (3)有一組同學保持小車及車中的砝碼質量一定，探究加速度a與所受外力F的關系，他們在軌道水平和傾斜兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a－F圖線，如圖所示．圖線________(填“①”或“②”)是在軌道傾斜情況下得到的；小車及車中的砝碼總質量m＝________kg. 答案：(1)C　(2) (3)①　0.5 解析：(1)為平衡滑動摩擦力，應使小車的重力沿斜面向下的分力與滑動摩擦力相等，此時不能連接鉤碼，故C正確． (

3、2)計算加速度可用逐差法得到三個加速度再取平均值，此時誤差較小，則 a＝. (3)軌道傾斜太大，即使沒有鉤碼拉小車也將加速下滑，因此圖線①為軌道傾斜情況下得到的． 由題圖中圖線可得mgsin θ－f＝ma0， F1＋mgsin θ－f＝ma1， 可得：F1＋ma0＝ma1 由圖象知F1＝1 N，a0＝2 m/s2，a1＝4 m/s2 可求得m＝0.5 kg. 2．如圖所示是某同學探究加速度與力的關系的實驗裝置，他在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條(寬度為d，d較小)，滑塊用細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放

4、． (1)實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是__________________． (2)下列不必要的一項實驗要求是________(請?zhí)顚戇x項前對應的字母)． A．應使滑塊質量遠大于鉤碼和力傳感器的總質量 B．應使A位置與光電門間的距離適當大些 C．應將氣墊導軌調節(jié)水平 D．應使細線與氣墊導軌平行 (3)改變鉤碼質量，測出對應的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關系，處理數(shù)據(jù)時應作出________(填“t2－F”、“ －F”或“－F”

5、)圖象． 答案：(1)遮光條到光電門的距離L　(2)A　(3)－F 解析：(1)滑塊的初速度為零，末速度為遮光條的寬度與時間的比值，根據(jù)v2－0＝2aL，只要測出遮光條到光電門的距離L就可得到滑塊的加速度． (2)因為力傳感器可以直接讀出合外力的大小，不用鉤碼和傳感器的重力來代替合外力，所以不需要滑塊質量遠大于鉤碼和力傳感器的總質量的控制條件，應選A. (3)因v＝，根據(jù)v2－0＝2aL得a＝，所以處理數(shù)據(jù)時應作出－F圖象． 3．(2015·廣東省四校聯(lián)考)如圖所示為“探究加速度與物體受力的關系”的實驗裝置圖．圖中A為小車，質量為m1，連接在小車后面的紙帶穿過電火花打點計時器B，它們

6、均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，P的質量為m2，C為彈簧測力計，實驗時改變P的質量，讀出測力計不同讀數(shù)F，不計繩與滑輪的摩擦． (1)電火花打點計時器的工作電壓為________(填“交”或“直”)流________V. (2)下列說法正確的是(　　) A．一端帶有定滑輪的長木板必須保持水平 B．實驗時應先接通電源后釋放小車 C．實驗中m2應遠小于m1 D．測力計的讀數(shù)始終為 (3)如圖為某次實驗得到的紙帶，紙帶上標出了所選的四個計數(shù)點之間的距離，相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出．由此可求得小車的加速度的大小是________m/s2(交流電的頻率為50 Hz，結果

7、保留兩位有效數(shù)字)． (4)實驗時，某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a－F圖象可能是下圖中的圖線(　　) 答案：(1)交　220 　(2)B　(3)0.50　(4)C 解析：(1)電火花打點計時器工作電壓為220 V交變電流． (2)一端帶有定滑輪的長木板必須稍微傾斜，以平衡摩擦力，選項A錯誤．實驗時應先接通電源后釋放小車，選項B正確．實驗中m2不必遠小于m1，選項C錯誤．由于P向下加速運動，測力計的讀數(shù)始終小于，選項D錯誤． (3)由Δx＝aT2解得小車的加速度的大小是0.50 m/s2. (4)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a－F圖象，應該

8、是當F從某一值開始增大，加速度a才開始增大，所以可能是圖線C. 4．(2014·山東理綜)某實驗小組利用彈簧測力計和刻度尺，測量滑塊在木板上運動的最大速度． 甲 乙 實驗步驟： ①用彈簧測力計測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G； ②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細繩和固定彈簧測力計相連，如圖甲所示．在A端向右拉動木板，待彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F； ③改變滑塊上橡皮泥的質量，重復步驟①②；實驗數(shù)據(jù)如下表所示： G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 F/N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.

9、37 1.61 ④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h； ⑤滑塊由靜止釋放后開始運動并最終停在木板上的D點(未與滑輪碰撞)，測量C、D間的距離s. 完成下列作圖和填空： (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標紙上作出F－G圖線． (2)由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________(保留2位有效數(shù)字)． (3)滑塊最大速度的大小v＝____________(用h、s、μ和重力加速度g表示)． 答案：(1)如圖所示 (2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確) (3) 解析：(1)由胡克定律可知F－G圖線應為一條直線，因此應畫一條直線盡可能通過較多的點． (2)由F＝μG知，動摩擦因數(shù)μ等于圖中直線的斜率，求得μ＝0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確)． (3)懸掛物P落地之前，滑塊受到細繩拉力和摩擦力作用在木板上加速，該過程位移為h，P落地后滑塊只在摩擦力的作用下做減速運動，該過程位移為s－h(huán).P落地瞬間，滑塊速度最大，根據(jù)滑塊減速階段的運動得v2＝2a(s－h(huán))，μmg＝ma，解得：v＝.