專題61 驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)

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1、專題 61 驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn) 高考命題潛規(guī)則解密 61： 驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn) 規(guī)則驗(yàn)證：2012 年安徽理綜第21 題、2012年全國理綜第 23 題、 命題規(guī)律：驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)考查實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理，難度中等。 命題方向：牛頓第二定律涉及三個(gè)物理量，驗(yàn)證牛頓第二定律需要采用 控制變量法，也就是保持其中的力p或質(zhì)量m）不變，研兗加速度a與質(zhì)量m （或 力F）的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證通常采用一端帶滑輪的木板、小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器竽器材。 實(shí)驗(yàn)開始前要先平衡摩擦力，其方法是將裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端木板稍微墊高，使沒 有拉力時(shí)小車能夠勻速運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)時(shí)一般采用拉小車的砂筒和砂〔或小盤鉤碼） 的重

2、力代替細(xì)線中拉力，為了減小誤差，要控制拉小車的砂筒和砂〔或小盤鉤碼） 的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量。分析紙帶，可以采用逐差法和△心F求出小車運(yùn)動(dòng)的 加速度，也可以求出打出各點(diǎn)時(shí)的速度，畫出速度圖象求出加速度。處理實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)一般采用圖象法。研究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，為了使圖象為直線,采 用畫出a-1/m圖線。近年高考和各地模擬命題中出現(xiàn)用拉力傳感器測(cè)量細(xì)線中 拉力，用位移傳感器測(cè)量加速度等，減水了系統(tǒng)誤差。 【典例分析】 典例1.（10分）（2012年安徽理綜第21題）圖1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)

3、線對(duì)小車?yán)Φ拇笮　? （1） 實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長 木板上滑輪的高度，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 A. 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)母叨龋屝≤囘B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)

4、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 A. M=20 g,m=10g、15 g、20 g 、25 g、30 g、40 g B. M =200 g, m=20 g、40 g、60 g 、80 g、100 g、120 g C. M =400 g, m=10 g、15 g、20 g 、25 g、30 g、40 g D. M =400 g, m=20 g、40 g、60 g 、80 g、100 g、120 g （3）圖2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 s

5、 =4.22 cm s =4.65 cm s =5.08 cm、 =5.49 cm s =5.91 AB BC CD DE EF cm、 s =6.34 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 a= FG m/s2 （結(jié)果保留 2 位有效數(shù)字）。 VI 亍 C B E F G / * * + + + + + 【笞案】（1） B（2）C（3）0.42 【解析】實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木 板上滑輪的高度，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：將長 木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小車連著己經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，

6、撤去砂和 砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推/卜車，從打?qū)绲募垘袛嘈≤囀欠褡鰟蛩龠\(yùn)動(dòng)。 選項(xiàng)A正確。實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量刑和M的選取，要M遠(yuǎn)大于心 最合理的一組 是匚。由T=0.D2sX 5=0.Is, Ax=aTz和逐差法可得小車的力口速度a=0.42m/sZo 【考點(diǎn)定位】此題考查『『驗(yàn)證牛頓第二定律^的實(shí)驗(yàn)。 典例2.（2012年全國理綜第23題）圖1為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示 意圖。圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電源，打點(diǎn)的時(shí)間間隔用△ t表示。 在小車質(zhì)量未知的情況下，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種方法用來研究“在外力一定的條件 下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”。 （1）完成下列實(shí)驗(yàn)

7、步驟中的填空： ① 平衡小車所受的阻力：小吊盤中不放物塊，調(diào)整木板右端的高度，用手輕 撥小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列 的點(diǎn)。 ② 按住小車，在小吊盤中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊，在小車中放入砝碼。 ③ 打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，釋放小車，獲得帶有點(diǎn)跡的紙帶，在紙帶上標(biāo)出小車中 砝碼的質(zhì)量 m。 ④ 按住小車，改變小車中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③。 ⑤ 在每條紙帶上清晰的部分，每5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間 距 s1 ， s2 ，?。求出與不同 m 相對(duì)應(yīng)的加速度 a 。 ⑥ 以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo)，1為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上做出1--m關(guān)系圖線。若 a a 加速度與小車和砝碼的總質(zhì)

8、量成反比，則1與m處應(yīng)成 關(guān)系（填“線 a 性”或“非線性”）。 （ 2 ）完成下列填空： （i） 本實(shí)驗(yàn)中，為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時(shí)，小車所受的拉力近似不 變，小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是 。 （ii） 設(shè)紙帶上三個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為s「s2、s3。a可用S］、s3 和A t表示為 a= 。圖 2 為用米尺測(cè)量某一紙帶上的 s1、 s3 的情況，由圖可讀出 s1= mm ， s3= mm 。 由 此 求 得 加 速 度 的 大 小 a= m/s2。 T7 圖 TTTTJTTTTpTnjTTTTjT■.廠 () 1 ] /km 川屮仃1]]1

9、11|山丁11卬1【”/屮川卩口屮11彳 5 6 7 S 9 (iii)圖3為所得實(shí)驗(yàn)圖線的示意圖。設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距 為b，若牛頓定律成立，則小車受到的拉力為 ，小車的質(zhì)量為 【答案】：(0①均勻⑥線性 (2) (i)遠(yuǎn)小于小車和小車中袪碼的質(zhì)量之和 (ii )叟巴 24.1 47.5 1.16〔iii) Vk 詠 1CW 【解析】：C1)由加速度與小車和袪碼的總質(zhì)量成反比，即aO=V(M-n＜；可知，1 a 與rr處應(yīng)成線性關(guān)系?！?)小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是遠(yuǎn)小 于小車和小車中袪碼的質(zhì)量之和。由于打點(diǎn)的時(shí)間間隔為氐，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)

10、的時(shí) 間間隔為5",由 解得 尸型二。根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則， 10A￡ si=36.6nTi'-12.5nTi'=24.1nTi' , sz = 120.0n-n'-72.7nTn=47.3nTi' =. At=0.02s , 代人 尸葺巴得到滬葺巴九出 小兀 設(shè)小車質(zhì)量為M,由上㈣+心“變換成 1CW 10 AZ l = lm + lMo對(duì)比實(shí)驗(yàn)圖線圖乳由+丸可得小車受到的拉力為F=Vk,由 y M=b 可得 M=b/k o 【考點(diǎn)定位】考查驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)。 典例 3：（2010 山東理綜）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖3 所示的裝置來探究加速度與力的 關(guān)系。彈簧秤固定在一合適的木板上，桌

11、面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆代 替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條 平行線MN、PQ,并測(cè)出間距d。開始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水, 直到木板開始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F。，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小。 再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù) 行。然后釋 放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t。 ①木板的加速度可以用d、t表示為a= ;為零減小測(cè)量加速度的偶然 誤差可以采用的辦法是（一種即可） b． c． d． a． 可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ②改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a

12、與彈簧秤示數(shù)F］的關(guān)系。下列圖 可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小 可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度 【解析】0）由于木板從靜止開始做勻卽速直線運(yùn)動(dòng)，由出成說得尸算 ② 由牛頓第二定律可得已廠二門心，解得汗二的-?肝，此實(shí)驗(yàn)要求水的質(zhì)量必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)水于木板質(zhì)量，當(dāng)?shù)V泉水瓶中水的質(zhì)量逐漸增大到一定量后，圖象將向下彎 曲，所以能夠表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)杲的圖象是圖6 ■3由于水的質(zhì)量可以幾乎連續(xù)變化，所以可以方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以選 項(xiàng)匕正確。 答案：①# 增大d或讓E大于&的前提下盡量小 ?c③b 典例4. （2009 ?江蘇物理11, 10分）“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受

13、力的關(guān)系” 的實(shí)驗(yàn)裝置如圖 6 甲所示。 （1）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖 6乙所示。 計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s。從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)， 量 出 相 鄰 計(jì) 數(shù) 點(diǎn) 之 間 的 距 離 。 該 小 車 的 加 速 度 a= m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） -1—■ 辛 圖B丙 圖白丁 2）平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上。掛上砝碼盤，然后每次 從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測(cè)量小車的加速度。小車的加速度a與砝 碼盤中砝碼的總重力 F 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 砝碼盤中砝碼總重力 F 0 0 0 0

14、 0 (N) .196 .392 .588 .784 .980 加速度a（m/s2） 0 1 1 2 2 .69 .18 .66 .18 .70 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出 a—F 的關(guān)系圖象。 （3）根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的 a—F 圖線不通過原點(diǎn)，請(qǐng)說明主要原因。 4■答案=（0 016 〔2）如右圖6 丁所示。（3）未計(jì)入袪碼盤的重力。 解析=由△滬卅可得（3.S3—3.52）X WL=2aTL, T=0.10s,解得 a=0.16 m/sLo 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作岀的oT圖線可看岀，當(dāng)袪碼盤中袪碼總重力QD時(shí)，小車就具 有抑速度0.2n7s:,其主要原因

15、是確碼盤中沒有放入確碼時(shí)，在確碼盤的重力作 用下拉著小車做卽速運(yùn)動(dòng)。 點(diǎn)評(píng)’在利用△■st"進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時(shí)，若是鄰差，則已 若△￡是隔差, As=sn—sn）貝［J sm—弘=（門-—n） 口嚴(yán)。 典例 5．（2007 年高考海南物理）現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度 與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的 長斜面（如圖）、小車、計(jì)時(shí)器一個(gè)、米尺。 （1） 填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?，完善以下?shí)驗(yàn)步驟（不考慮摩擦力的影響）： ① 小車自斜面上方一固定點(diǎn)A ］從靜止開始下滑至斜面底端A2,記下所用的 時(shí)間 t。 ② 用米尺測(cè)量A］與A2之間的距

16、離s,則小車的加速度a 。 ③ 用米尺測(cè)量A］相對(duì)于A2的高度h。設(shè)小車所受重力為mg,則小車所受的合 外力F= 。 ④ 改變 ,重復(fù)上述測(cè)量。 ⑤ 以h為橫坐標(biāo)，l/t2為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作用作圖。如能得到一條過原 點(diǎn)的直線,則可以驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成 正比”這一規(guī)律。 （2） 在探究如何消除上述實(shí)驗(yàn)中摩擦阻力影響的過程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)的方案 是： ① 調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑。測(cè)量此時(shí)A】點(diǎn)相對(duì)于斜面底端A 2的高度 ho。 2o ② 進(jìn)行（ 1 ）中的各項(xiàng)測(cè)量。 ③ 計(jì)算與作圖時(shí)用（h—h）代替h。 o 對(duì)此方案有以

17、下幾種評(píng)論意見： A. 方案正確可行 B. 方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速 運(yùn)動(dòng)。 C. 方案的理論依據(jù)有問題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)。 其中合理的意見是 。 5.答案：〔1 ）②寧 ③M/s④斜面傾角〔或填%的數(shù)值 （2） c 解析：〔1 ）②小車在斜面上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由汗+氏二，解得 _ 2s ° F ° ③ 小車所受合外力等于小車重力沿斜面的分力，F(xiàn)=mSSin0 , sin B =h/Sj聯(lián)立解 得 F=/Ytgh/s^ ④ 改變斜面的傾角，或改變斜面一端高度h,可改變小車所受的合外力，以測(cè)定 不同傾甬時(shí)/卜

18、車的加速度。 〔2 ）小車所受滑動(dòng)摩擦力f= [1 隨斜面傾角嚴(yán)有關(guān)。選項(xiàng)匚正確。 【2012模擬題精選訓(xùn)練】 1（. 2012湖北黃岡期末）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。 彈簧秤固定在一合適的木塊上，桌面的右邊緣固定一個(gè)光滑的定滑輪，細(xì) 繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線 P、Q,并測(cè)出間距d。開始時(shí)將木塊置于P處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到 木塊剛剛開始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F。，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大 小。再將木塊放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F 然后釋放木塊，并用秒表記下木塊從P運(yùn)動(dòng)到Q處的時(shí)間t ① 木塊

19、的加速度可以用d、t表示為a = 。 ② 改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F的關(guān)系。下 列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是 〔第器題（3）— L」 ③ 用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比 它的優(yōu)點(diǎn)是 。 A. 可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小 B. 可以更方便地獲取更多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) C. 可以更精確地測(cè)出摩擦力的大小 D. 可以獲得更大的加速度以提咼實(shí)驗(yàn)精度 B C D 〔第駐題匸）圖） ].答案：①&=耳②匚， ③BC 解析：由臼冷★解得"乎。由牛頓第二定律，F(xiàn)-F0=ma）力[1速度盤與彈 簧秤示數(shù)F的關(guān)系圖象正確的是Co用扣水的方法改

20、變拉力的大小與掛鉤碼的方 法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是可以更方使地獲取更多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以更精確地測(cè)出摩擦 力的大小，選項(xiàng)英正確。 2. （5 分）（2012 山東日照期末）如圖甲所示為“探究加速度與物體質(zhì)量、物體 受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。 3.51 3-68 i 3.83 1 ■ JF S d ?4 ＞理 氣 璉碼盤 （1）在實(shí)驗(yàn)過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為）.02s。從比較 清晰的點(diǎn)起，每?jī)蓽y(cè)量點(diǎn)間還有4 個(gè)點(diǎn)未畫出，量出相鄰測(cè)量點(diǎn)之間的距離如圖乙所示，該 小車的加速度大小a= m/s^結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)

21、作出的 a－F 圖線如圖丙所示，請(qǐng)寫出一條對(duì)提高 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議： 2. 答案:⑴0.16〔M分） 〔2）實(shí)驗(yàn)前要先平衡摩擦力〔2分） 解析：T=5X 0.02s=0.Iso該小車的力口速度大小a=Ax/Tz=0.16 m/s^o由根據(jù)實(shí) 驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)作出的a-F圖線可知，小車運(yùn)動(dòng)所受摩擦力為0.13N,實(shí)驗(yàn)前要 先平衡摩擦力。 3. （9分）（河北省唐山市 2012 屆高三下學(xué)期第一次模擬）某研究小組在“探究加 速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，利用氣墊導(dǎo)軌和光電門進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。氣墊導(dǎo)軌可以在 滑塊與導(dǎo)軌之間形成很薄的空氣膜，從而極大地減少摩擦力的影響，滑塊的運(yùn)動(dòng) 可以近似看成

22、無摩擦運(yùn)動(dòng)。光電門可以準(zhǔn)確地記錄滑塊擋光板通過光電門的時(shí) 間，從而得到滑塊通過光電門的速度，如圖所示。 %墊柑輪 尸二底腳蝴禪 光屯披 （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，該小組將托盤和砝碼的重力作為滑塊所受合外力，但實(shí)際上二者只 是近似相等，請(qǐng)回答，二者近似相等需要滿足什么條件？ ⑵滑塊擋光板寬度為d,某次實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)光電門記錄時(shí)間為則滑塊通過光 電門時(shí)的速度大小的表達(dá)式 v= 。 （3）該小組保持滑塊質(zhì)量恒定,光電門的位置固定,并且始終從同一位置釋放, 不斷改變砝碼的個(gè)數(shù),并通過計(jì)算得到多組滑塊通過光電門的數(shù)據(jù),如下表所示。 托盤吐叫總質(zhì)笊（Q 10 20 30 40 5CJ

23、60 t (m/s) 0.50 0.71 0,86 LU] 1.12 1.23 1/v (s/m) 2.00 L41 1.16 0.99 0.K9 0.81 v2 0.25 0.50 0.74 1.02 1,25 1.51 為了便于研究合外力與加速度的關(guān)系,該小組用托盤和砝碼的總質(zhì)量代表合外力 作為橫軸,請(qǐng)你選擇合適的物理量代表加速度作為縱軸,并利用表格中數(shù)據(jù)在坐 標(biāo)紙中選擇標(biāo)度描點(diǎn)作圖。通過繪出的圖線可以得到如下結(jié)論：在滑塊質(zhì)量一定 時(shí), 。 3.答案：⑴托盤和袪碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量G分） （2） d/A: （2 分） ⑶繪出的圖

24、線如圖所示。扣速度與合外 力成正比〔2分） 的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量?；瑝K通過光電 解析:將托盤和猛碼的重力作為滑塊所受 合外力，二者近似相尊需要滿足托盤和袪碼 門時(shí)的速度大水的表達(dá)式'Eg 滑塊始終從同一位置釋放，做初速度為零的 勻加速直線運(yùn)動(dòng)，v2=2ax,可以選擇v2代表加速度作為縱軸，用托盤和確碼的 總質(zhì)量代表合外力作為橫軸，繪出的圖線是一傾斜直線，可以得到如下結(jié)論：在 滑塊質(zhì)量一定時(shí)，加速度與臺(tái)外力成正比。 4．（2012 年 3 月河南焦作一模）如圖甲所示為“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受 力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。 1） 在實(shí)驗(yàn)過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示，計(jì)時(shí)

25、器打點(diǎn) 的時(shí)間間隔為0.02s。從比較清晰的點(diǎn)起，每?jī)蓽y(cè)量點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫 出，量出相鄰測(cè)量點(diǎn)之間的距離如圖乙所示，該小車的加速度大小 a= m/s2 （結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 （2）在不改變滑塊質(zhì)量的情況下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)作出的 a-F 圖線如圖丙 所示，其中F為砝碼及砝碼盤的重力大小。若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力， 不計(jì)滑輪質(zhì)量和細(xì)線與滑輪間的摩擦，已知在某一次實(shí)驗(yàn)中通過打出的紙帶 處理得滑塊的加速度為a，通過天平稱得滑塊質(zhì)量為M,砝碼和砝碼盤質(zhì)量 為m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,則圖丙中F0的大小為 （用已知 物理量的字母表示） （3）根據(jù)圖丙中作出的a-F圖線，請(qǐng)寫

26、出一條對(duì)提高本實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有 益的建議 。 4.（6分，每空2分）答案：〔］）0.15〔2）（3）實(shí)驗(yàn)前要先平衡 摩擦力 解析：相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間時(shí)間間隔T=5Xl1.l12s=l1.1so由尸解得該/卜車的加 速度大小a=0.15m/sS由mF圖線可知，圖丙中忌的大小表示滑動(dòng)摩擦力。由牛 頓第二定律，"-V側(cè)仆冶,解得Z呵訕如泳 對(duì)提高本實(shí)驗(yàn)結(jié)果推確程度 有益的建議是：實(shí)驗(yàn)前要先平衡摩擦力。 5. （2012 年3月湖北孝感二模）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)裝置來 探究合力一定時(shí)，物體的加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系. 兀電” 1 光電仃2 （1） 做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從如圖所示

27、位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中未畫出） 可讀出遮光條通過光電門1、2的時(shí)間分別為△ t1、△ t2；用毫米刻度尺測(cè)得兩 個(gè)光電門中心之間的距離X,用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條寬度d,則滑塊經(jīng)過光電門1 時(shí)的速度表達(dá)式v1= ；經(jīng)過光電門2時(shí)的速度表達(dá)式v2= ，滑塊加速 度的表達(dá)式a= （用△ t1、△ t2、x、d表示）. ⑵為了保持滑塊所受的合力不變，可改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端高度h.關(guān)于 改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端的高度h的正確操作方法是 （填序號(hào)）. A. M增大時(shí),h增大,以保持二者乘積增大 B. M 增大時(shí), h 減小,以保持二者乘積不變 C. M 減小時(shí), h

28、 增大,以保持二者乘積不變 D. M 減小時(shí), h 減小,以保持二者乘積減小 5■答案:〔］)d/Atl d d '、吃3 2x 解析：由速度定義式可得:-y^d/A;!, 72=d/A;2o由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，v22- ■/12=2ax解得滑塊加速度的表達(dá)式滬I占勺丿 ，瓦丿屛呆持滑塊所受的合力不變. 2x 實(shí)質(zhì)就是f呆持滑塊重力沿斜面分力MgsinS不變,因?yàn)閟in0=h/_）所以需要保持 Mgh/_不變。阿增大時(shí)，h減小，阿減小時(shí)，h増大,以保持二者乘積不變，選 項(xiàng)范正確。 6. （2012年5月河北邯鄲二模）某同學(xué)用如圖（a）

29、所示的裝置探究加速度a與 力F、質(zhì)量m的關(guān)系。甲、乙兩小車放在傾斜軌道上，小車甲上固定一個(gè)力傳感 器,小車乙上固定一個(gè)加速度傳感器（可以測(cè)量乙在任意時(shí)刻的加速度大?。? 力傳感器和小車乙之間用一根不可伸長的細(xì)線連接，且細(xì)線與軌道平行。在彈簧 拉力作用下兩小車一起開始運(yùn)動(dòng)，利用兩個(gè)傳感器可以采集記錄同一時(shí)刻小車乙 受到的拉力和加速度的大小。 25 20 ⑴下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置和操作的說法中正確的是 A. .軌道傾斜是為了平衡小車甲受到的摩擦力 B. 軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力 C. 實(shí)驗(yàn)中，在小車乙向下運(yùn)動(dòng)的過程中均可采集數(shù)據(jù) D. 實(shí)驗(yàn)中，只能在小車乙加速運(yùn)動(dòng)的過程中

30、采集數(shù)據(jù) ⑵四個(gè)實(shí)驗(yàn)小組選用的小車乙（含加速度傳感器）的質(zhì)量分別為m]=0.5kg、 m2=1.0kg、m3=1.5kg和叫=2.0kg，其中有三個(gè)小組已經(jīng)完成了 a-F圖像，如圖 （b）所示。最后一組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，請(qǐng)?jiān)趫D（b）中完成該組的a-F圖 線。 實(shí)驗(yàn)次 數(shù) 1 2 3 4 5 6 拉力F (N) 5 24. 20.0 17.5 12.0 8.1 4.8 加速度a (m/s2) 3 16. 13.3 11.7 8.0 5.4 3.2 ⑶在探究了 a與F的關(guān)系后，為了進(jìn)一步探究a與m的關(guān)系，可直接利用圖（b） 的四條圖線收

31、集數(shù)據(jù)，然后作圖。請(qǐng)寫出具體的做法： ①如何收集據(jù)？ ； ②為了更直觀地探究a與m的關(guān)系，建立的坐標(biāo)系應(yīng) 以為縱軸；以 為橫軸。 &答案:（1）30 （2）如右圖（2分）〔圖線不過原點(diǎn)不得分） ⑶①在圖像上做一條垂直于橫軸的直 線，與四條圖線分別有四個(gè)交點(diǎn)，記錄下四個(gè) 交點(diǎn)的縱坐標(biāo)禺分別與四個(gè)圖線對(duì)應(yīng)的耙組 成四組數(shù)據(jù)〔？分） ②加速度日（1分）；質(zhì)量的倒數(shù)丄〔1分） m 解析：實(shí)驗(yàn)中乙為研究對(duì)象，軌道傾斜是為了 平衡小車乙受到的摩擦力，選項(xiàng)m正確A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中，只能在小車乙力口速運(yùn) 動(dòng)的過程中采集力和加速度的數(shù)據(jù)，選項(xiàng)c錯(cuò)誤?正確。 為了進(jìn)一歩探究3與rr的關(guān)系，利用圖〔匕）的四條圖線收集數(shù)據(jù)的方法是：在 □-F圖像上做一條垂直于橫軸的直線，與四條圖線分別有四個(gè)交點(diǎn)，記錄下四個(gè) 交點(diǎn)的縱坐標(biāo)6分別與四個(gè)圖線對(duì)應(yīng)的巧組成四組數(shù)據(jù)。由于卽速度8與質(zhì)量 rr成反比，為了更直觀地探究a與rr的關(guān)系，建立的坐標(biāo)系應(yīng)加速度a以為縱 軸；以質(zhì)量的倒數(shù)丄為橫軸。