2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第4講 實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律.doc

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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第4講 實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律1某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖1所示的裝置探究牛頓第二定律該小組在實(shí)驗(yàn)中確定的研究對象是小車，而且認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力等于砂桶和砂的總重力，也是小車所受的合外力則對該實(shí)驗(yàn)，以下說法中不正確的是_圖1A在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到小車在砂桶和砂的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，以平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的摩擦力B實(shí)驗(yàn)中必須使砂桶和砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C細(xì)線對小車的真實(shí)拉力一定略小于砂桶和砂的總重力D該實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用“控制變量法”來探究牛頓第二定律的解析把長木板一端墊高是為了平衡摩擦力，但不能在砂桶的拉力下做勻速運(yùn)動(dòng)，而應(yīng)該在不掛砂桶的情況下，拖動(dòng)紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)答案A2如圖2所示，一端帶有定滑輪的長木板上固定有甲、乙兩個(gè)光電門，與之相連的計(jì)時(shí)器可以顯示帶有遮光片的小車在其間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計(jì)能顯示掛鉤處所受的拉力不計(jì)空氣阻力及一切摩擦圖2(1)在探究“合外力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，要使測力計(jì)的示數(shù)等于小車所受合外力，操作中必須滿足_；要使小車所受合外力一定，操作中必須滿足_實(shí)驗(yàn)時(shí)，先測出小車質(zhì)量m，再讓小車從靠近光電門甲處由靜止開始運(yùn)動(dòng)，讀出小車在兩光電門之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t.改變小車質(zhì)量m，測得多組m、t的值，建立坐標(biāo)系描點(diǎn)作出圖線下列能直觀得出“合外力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比”的圖線是_(2)如圖3抬高長木板的左端，使小車從靠近光電門乙處由靜止開始運(yùn)動(dòng)，讀出測力計(jì)的示數(shù)F和小車在兩光電門之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t0，改變木板傾角，測得多組數(shù)據(jù)，得到的F的圖線如圖4所示圖3圖4實(shí)驗(yàn)中測得兩光電門的距離L0.80 m，砂和砂桶的總質(zhì)量m10.34 kg，重力加速度g取9.8 m/s2，則圖線的斜率為_(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；若小車與長木板間的摩擦不能忽略，測得的圖線斜率將_(填“變大”、“變小”或“不變”)答案(1)小車與滑輪間的細(xì)繩與長木板平行砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C(2)0.54 kgm或0.54 Ns2不變3某同學(xué)將力傳感器固定在小車上，然后把繩的一端固定在傳感器拉鉤上，用來測量繩對小車的拉力，探究在小車及傳感器總質(zhì)量不變時(shí)加速度跟它們所受拉力的關(guān)系，根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出了如圖5所示的aF圖象圖5(1)圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是_；(2)本實(shí)驗(yàn)中是否仍需要砂和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量_(填“是”或“否”)；(3)由圖象求出小車和傳感器的總質(zhì)量為_ kg.解析(1)aF圖象與橫軸交點(diǎn)為(0.1,0)，說明施加外力在0.1 N之內(nèi)小車和傳感器沒有加速度，說明實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足(2)因傳感器可直接測出小車和傳感器受到的拉力，因此不需要保證砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量(3)aF圖象斜率為，由圖知圖象斜率k1，則小車和傳感器的總質(zhì)量為1 kg.答案(1)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(2)否(3)14圖6為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M.實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮?1)實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行接下來還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是()圖6A將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)B將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)C將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)(2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是()AM200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gBM200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gCM400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gDM400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)圖7是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：sAB4.22 cm、sBC4.65 cm、sCD5.08 cm、sDE5.49 cm，sEF5.91 cm，sFG6.34 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz，則小車的加速度大小a_m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖7解析(1)在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對小車的拉力大小等于小車所受的合外力，則需要平衡摩擦力，并使細(xì)線與長木板平行平衡摩擦力的方法是只讓小車牽引紙帶(撤去砂及砂桶)，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并墊高長木板不帶滑輪的一端，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源工作如果打出紙帶上的點(diǎn)跡分布均勻，則說明小車做勻速運(yùn)動(dòng)故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤(2)在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，為使細(xì)線對小車的拉力等于砂及砂桶的總重力，則Mm，且盡可能地多做幾組故選項(xiàng)C最合理(3)根據(jù)題意，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T0.1 s，根據(jù)saT2，得，sDEsAB3a1T2sEFsBC3a2T2sFGsCD3a3T2所以小車的加速度a0.42 m/s2.答案(1)B(2)C(3)0.425如圖8為用拉力傳感器和速度傳感器探究“加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在長木板上相距L48.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，分別記錄小車到達(dá)A、B時(shí)的速率圖8(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：將拉力傳感器固定在小車上；平衡摩擦力，讓小車做_運(yùn)動(dòng)；序號(hào)F(N)vv(m2/s2)a(m/s2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.3142.624.654.8453.005.495.72把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；接通電源后自C點(diǎn)釋放小車，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力F的大小及小車分別到達(dá)A、B時(shí)的速率vA、vB；改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)的操作(2)下表中記錄了實(shí)驗(yàn)測得的幾組數(shù)據(jù)，vv是兩個(gè)速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達(dá)式a_.請將表中第3次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫完整(3)由表中數(shù)據(jù)，在圖8中的坐標(biāo)紙上作出aF關(guān)系圖線圖16(4)對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的關(guān)系圖線(圖中已畫出理論圖線)，造成上述偏差的原因是_解析(1)判斷摩擦力是否平衡，要根據(jù)小車不受拉力作用時(shí)，沿長木板能否做勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)小車在拉力作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得：a.小車在不同拉力作用下均做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，由vv與a成正比可得：a2.40 m/s2.(3)根據(jù)表中a與F的數(shù)據(jù)描點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)各點(diǎn)基本處于同一條直線上，通過各點(diǎn)作直線即可(4)沒有完全平衡摩擦力當(dāng)沒有完全平衡摩擦力時(shí)，由Ffma得：aF，aF圖線交于F軸的正半軸答案(1)勻速直線(2)2.40(3)如解析圖所示(4)沒有完全平衡摩擦力