《2018年高考物理一轮复习 课时跟踪检测14 实验4 验证牛顿运动定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年高考物理一轮复习 课时跟踪检测14 实验4 验证牛顿运动定律（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 课时跟踪检测十四 实验4 验证牛顿运动定律 【基础过关】 1.(多选)(2016届安徽淮北期末节选)在做“验证牛顿第二定律”的实验时：甲同学根 据实验数据画出的小车加速度a和小车所受拉力F的图象为图中的直线，乙同学画出的 图象为图中的直线.直线、在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围下面 给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是( ) A实验前甲同学没有平衡摩擦力 B甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 C实验前乙同学没有平衡摩擦力 D乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 解析：甲同学的图象表明在小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，说明合外力大 于
2、0，说明平衡摩擦力过度即把长木板抬得过高了，故A错误，B正确；乙同学的图象说 明在拉力大于0时，物体的加速度为0，说明合外力为0，即绳子的拉力被摩擦力平衡了， 即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够，故C 正确，D错误 答案：BC 2(2017届广东湛江一中等四校联考)如图甲所示是验证牛顿第二定律的实验装置 (1)请完善下列实验步骤： A用天平测量吊盘m 0 和小车的质量M 0 . B平衡小车的摩擦阻力：取下吊盘，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点 计时器在纸带上打出一系列间距相等的点 C按住小车，挂上吊盘，使细线与长木板平行 D_，释放小车，在得到的
3、纸带上标出吊盘(或小车)的总质量 m(或M) E保持小车总质量一定，多次改变吊盘中的砝码，重复C、D步骤 F保持吊盘总质量一定，多次改变_，重复C、D步骤2 (2)如图乙所示，纸带上3个相邻计数点间的间距为s 1 、s 2 和s 3 .用米尺测量s 1 、s 3 的 间距，由图乙可读出s 1 24.3 mm，s 3 _mm.已知打点计时器打点周期为0.02 s， 利用s 1 、s 3 计算小车加速度a_m/s 2 (计算结果保留三位有效数字) 解题思路：明确实验原理及实验方法；知道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
4、， 由匀变速直线运动的推论得：xaT 2 ，可求得加速度 解析：(1)D.在实验时应先接通电源，再释放小车，F.因验证加速度与小车质量之间的 关系，故应多次改变小车的质量，重复实验(2)纸带上三个相邻计数点间的间距为 s 1 、s 2 、s 3 ，由匀变速直线运动的推论得：xaT 2 ，即s 3 s 1 2a(5t) 2 ，a .题图乙为用米尺测量某一纸带上的s 1 、s 3 的情况，由题图乙可读出s 1 24.3 s3s1 50t2 mm，s 3 47.1 mm，由此求得加速度的大小a 1.14 m/s 2 . s3s1 50t2 答案：(1)D.接通电源 F小车质量(或小车中的砝码个数)
5、(2)47.1(46.847.3) 1.14(1.131.15均正确) 【提升过关】 一、选择题 1在“验证牛顿第二定律”的实验中，以下做法正确的是( ) A平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上 B每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源 D求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量(M和m)以及小车质 量M，直接用公式a g求出 Mm M 解析：平衡摩擦力时，不能给小车任何牵引力，A错；由mgsinmgcos，小车 质量能约去，故B对；实验时，要先接通电源，再放开小车，C错；此实验是验证牛顿第 二定律，而不是应用牛顿第二定律
6、，D错 答案：B 二、填空题 2(2017届江苏盐城响水中学期末)如图(a)所示为某同学设计的“探究加速度与物体 所受合力F及质量m的关系”实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码 的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板在实验中细绳对小车拉力F等于砝码和小桶 的总重力，小车运动加速度a可用纸带上的点求得3 (1)关于该实验，下列说法中正确的是_(填字母)； A砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力 B为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高 C电火花计时器使用交流电源 D木板D的左端被垫高后，图中细线应保持水平 (2)图(b)是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、
7、3、4、5、6、7是计数点，每 相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示根据图中数据完 成表格中空白处 计数点 1 2 3 4 5 6 瞬时速度/ (ms 1 ) 0.165 0.215 0.314 0.364 0.413 由纸带求出小车的加速度a_m/s 2 (计算结果保留2位有效数字) (3)在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m， 分别测得小车的加速度a与对应的质量m数据如表： 次数 1 2 3 4 5 小车的加速度 a/(ms 2 ) 1.25 1.00 0.80 0.50 0.40 小车的质量 m/kg 0.400 0.500
8、0.625 1.000 1.250 小车质量的倒数 m 1 /kg 1 2.50 2.00 1.60 1.00 0.80 利用上表数据，在图(c)坐标纸中选择合适物理量为坐标轴建立坐标系，作出直观反映 a与m关系的图象 (c)4 (4)上题中该小车受到的拉力F为_N. 解析：(1)该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究当质量一定时，研究小车 的加速度和小车所受合力的关系那么小车的合力怎么改变和测量呢？为消除摩擦力对实 验的影响，可以把木板D的左端适当垫高，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那 么小车的合力就是绳子的拉力设小车的质量为M，砝码和小桶的质量为m，根据牛顿第二 定律得，对m：
9、mgF 拉 ma，对M：F 拉 Ma，解得：F 拉 .当mM，即砝码和 mMg mM mg 1 m M 小桶的总重力远小于小车的重力时，绳子的拉力近似等于砝码和小桶的总重力，故A、B正 确；电火花和电磁打点计时器都使用交流电源，故C正确；木板D的左端被垫高后，如果 细线保持水平，那么小车的合力就不等于绳子的拉力，小车的合力就不能正确测量，故D 错误故选A、B、C. (2)每相邻两计数点间还有4个打点，说明相邻的计数点时间间隔为0.1 s根据匀变 速直线运动规律知道3点的瞬时速度等于2点到4点的平均速度v 3 x24 t24m/s0.264 m/s，选一段过程运用作差法得：a 0.0240.02
10、8 8 0.2 x6x5x4x3x2x1 9T2 0.038 80.033 90.028 80.024 00.018 90.014 0 0.09 m/s 2 0.50 m/s 2 . (3)直观反映两个物理量的关系是要找出这两个量的线性关系，即画出直线图象根据 描点法作图，如图所示 (4)根据牛顿第二定律Fma得出，上题中该小车受到的拉力F为0.5 N. 答案：(1)ABC (2)0.264 0.50 (3)见解析图 (4)0.5 3某同学利用如图甲所示的装置探究加速度与合外力的关系小车质量为M，砂桶和 砂的总质量为m，通过改变m来改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a可由打点计 时器和纸带
11、测出现保持小车质量M不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量m进行多次实验， 得到多组a、F值(F为弹簧测力计的示数)5 (1)图丙为上述实验中打下的一条纸带，A点为小车刚释放时打下的起始点，每两点间 还有四个计时点未画出，打点计时器的频率为50 Hz，则C点的速度为_m/s，小车 的加速度为_m/s 2 .(以上两空保留一位有效数字) 丙 (2)根据实验数据画出了如图乙所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的 加速度大小，横轴应为_(选填字母代号) A. B 1 M 1 m Cmg DF (3)砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，关于乙图的说法，正确的是_(选 填字母代号) A图线逐渐偏向纵轴
12、B图线逐渐偏向横轴 C图线仍保持原方向不变 解析：(1)相邻计数点时间间隔为T 0.1 s，匀变速直线运动过程中某段时间内的 5 f 中间时刻速度等于该段时间的平均速度，故v C 0.8 m/s.根据逐差法可得 xBD 2T x DE x BC 2aT 2 ，x CD x AB 2aT 2 ，可得a4 m/s 2 . (2)从图中可得加速度与横坐标表示的物理量成正比，根据牛顿第二定律可得FMa， 当质量一定时，外力与加速度成正比，故D正确 (3)由于图象的斜率为k ，所以增大砂和砂桶的总质量，k不变，仍保持原方向不变， 1 M 所以C正确 答案：(1)0.8 4 (2)D (3)C 4在“探究
13、小车加速度a与其质量m的关系”的实验中： (1)备有器材：A.长木板；B.电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C.细绳、小车、 砝码；D.装有砂的小桶；E.薄木板；F.毫米刻度尺；还缺少的一件器材是_ (2)实验得到如图甲所示的一条纸带，相邻两个计数点的时间间隔为T；B、C两点的间 距x 2 和D、E两点的间距x 4 已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为6 _ (3)某同学根据实验数据画出的a 图线如图乙所示，从图线可得砂和砂桶的总质量为 1 m _kg.(g取10 m/s 2 ) (4)另一位同学根据实验数据画出的a 图象如图丙所示，则造成这一结果的原因是 1 m _ 解析：(1)还缺少的一件器材是测量物体质量的天平 (2)根据匀变速直线运动的规律可知x 4 x 2 2aT 2 ，解得a . x4x2 2T2 (3)从图线可得砂和砂桶的总重力为mg N0.2 N，则m0.02 kg. 2.4 12 (4)造成这一结果的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 答案：(1)天平 (2)(x 4 x 2 )/2T 2(3)0.02 (4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
