必修部分第3章牛頓運(yùn)動定律實驗4驗證牛頓運(yùn)動定

1、實驗4驗證牛頓運(yùn)動定律1. 2014 ?課標(biāo)全國卷I 某同學(xué)利用圖（a）所示實驗裝直及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車 加速度臼與鉤碼的質(zhì)量/ 的対應(yīng)關(guān)系圖，如圖（b）所示。實驗中小車（含發(fā)射器）的質(zhì)量為 200 g,實驗時選擇了不可仲長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定簾輪，小車的加速度由位移傳感器及與Z相連的計算機(jī)得到?；卮鹣铝袉栴}：位移傳感器（發(fā)射器）位移傳笠（接收器）軌道鉤碼Y/（m/s* 2 3）654321050100150200250 加 /g圖（b）（1）根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成（填“線性”或“非線性”）關(guān)系（2）由圖（b）可知，滬刃圖線不經(jīng)過原點，可能的原因是2. 2013 -天津

2、高考某實驗小組利用圖示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系打點計時量電原紙帶木塊帶滑輪的長木板祛碼桶(1) 下列做法正確的是()A. 調(diào)節(jié)滑輪的高度，便牽引木塊的細(xì)繩與長木板保持平行B. 在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有祛碼的祛碼桶通過定滑倫拴 木塊上C. 實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源D. 通過增減木塊上的祛碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度(2) 為使祛碼桶及桶內(nèi)祛碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是舷碼桶及桶內(nèi)祛碼的總質(zhì)量 木塊和木塊上祛碼的總質(zhì)量。(選填遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”)(3) 甲、乙兩同學(xué)在同一實驗室，各取一套圖示

3、的裝置放在水平桌而上，木塊上均不放祛碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度自與拉力尸的關(guān)系，分別得到圖中甲、乙兩條直線，設(shè)叩、乙用的木塊質(zhì)量分別為刃甲、刃乙，卬、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為“甲、“乙，由圖可知，/ 甲譏,u甲H乙。(選填“人于”“小于”或”等于”)答案(1)AD遠(yuǎn)小于(3)小于 人于解析(1)平衡木塊受到的滑動摩擦力時應(yīng)連好紙帶，同時祛碼桶不能通過定滑輪拴在木 上, B項錯誤。為保證小車在由靜止開始運(yùn)動的同時打點，應(yīng)先接通電源再放開小年，所項錯誤(2)設(shè)祛碼和桶的總質(zhì)量為刃，木塊及上面袪碼的總質(zhì)量為凰由牛頓笫二定律：對/ 冇mg- T=ma,對臨T=ZT片嚴(yán)增,F1

4、(3)由牛頓第二定律F Pmg= ma得曰=-一g,圖彖的斜率為-，所以/ 甲5乙，與縱軸in 的交點絕對值為Ug則P甲 6o3. 2015 ?長春質(zhì)檢某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝宜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，桌曲的右邊緣固定一 ？個光滑的定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌血上呦出兩條平行線只 Q并測出兩平行線間距為乩開始時將木塊置于尸處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木塊剛剛開始運(yùn)動為止，記下彈簧秤的示數(shù)為心以此表示滑動摩擦力的人小。再將木塊放回原處并按住，繼續(xù)向瓶屮加水后，記下彈 ？簧秤的示數(shù)為尸，然后釋放木塊 ，并用秒表記下木塊 從戶運(yùn)動到0處的時間fo

5、(1) 木塊的加速度可以用、廣表示為呂=O(2) 改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗，確定加速度臼與彈簧秤示數(shù)F的關(guān)系。下列圖象能表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是選)用加A.可以改變滑動摩擦力的人小B. 可以更方便地獲取更多組實驗數(shù)據(jù)C. 可以更精確地測出摩擦力的大小D. 可以獲得更大的加速度以提高實驗精度 答案乎(2)C (3)BC解析(1)木塊做勻加速直線運(yùn)動，由4二牛得8=學(xué)緩慢向瓶中加水，直到木塊剛剛開始運(yùn)動為止，記下的彈贊秤示數(shù)用等于木塊受到 的摩擦力。由牛頓第二定律有 Ho解得日=-一一，此實驗要求瓶和水的質(zhì)量必須遠(yuǎn)m in遠(yuǎn)小于木塊質(zhì)量，當(dāng)瓶和水的質(zhì)量逐漸增人到一定量后，圖象將向下彎曲，所以能夠表示

6、該同學(xué)實驗結(jié)果的圖象是圖C。（3）由于水的質(zhì)量可以連續(xù)變化，所以町以更精確地測出摩擦力的大小、并町以方便地獲 取多組實驗數(shù)據(jù)，所以選項 B、C正確。4. 2015?陜西模擬用如圖卬所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關(guān)系”的實驗。實 驗 時保持小車的質(zhì)雖（含車中的鉤碼）不變，用在繩的下端掛的鉤碼的總重力 /昭作為小車受 到 的合力，用打點計時器和小車后端拖動的紙帶測出小車運(yùn)動的加速度。鉤碼 UII（1）實驗時繩的下端先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整梨木的左右位置，直到小車做勻速直線運(yùn)動這樣做的目的是O（2）圖乙為實驗中打出的一條紙帶的一部分，從比鮫清晰的點跡起，在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個計數(shù)點久從C D E,

7、相鄰兩個計數(shù)點Z間都冇4個點跡沒冇標(biāo)出，測出各計數(shù)點到/點之間的距離，如圖乙所示。已知打點計時器接在頻率為50 Ik的交流電源兩端，則此 次實驗中小車J單位：cm寸）圖丙運(yùn)動的加速度的測量值日=m/s2o （結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）八4 3.90V* 8.79 ?14.70? 21.60圖乙（3）通過增加繩的下端掛的鉤碼的個數(shù)來改變小年所受的拉力F,得到小車的加速度白與 拉力尸的數(shù)據(jù)，畫出片尸圖線后，發(fā)現(xiàn)當(dāng) 尸較大時，圖線發(fā)生了如圖丙所示的彎曲。該同學(xué) 經(jīng)過思考后將實驗方案改變?yōu)椋簩⑿≤囍械?鉤碼掛在繩的下端來增加鉤碼的個數(shù)和外力。那 么關(guān)于該同學(xué)的修正方案，下列說法正確的是 。（寫選項字母）A

8、. 可以避免/F圖線的末端發(fā)生彎曲B. 要避免滬F圖線的末端發(fā)生彎Illi的條件是必力口C. 畫出的少F圖線的斜率為+D. 畫出的獷尸圖線的斜率為亡答案（1）平衡小不運(yùn)動中所受的摩擦阻力（2） 0. 99或（1. 0）（3）AD解析（1）讓重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力。/c、丄口 a亠XCEXAC 21. 60 8. 79X2 *-2,2 -八 / 2(2) 根扌占逐注法 8= 2=Q 22 X 10 m/s= 1. 0 m/s。(3) 對小車F=Ma對鉤碼mg- F= ma,聯(lián)立解得a=:;爪在必+/ 保持不變時，少/調(diào)線是一條S 線，斜率為為，因此 A、D正確。5. :2015 ?廊坊質(zhì)

9、監(jiān)如圖甲所示，質(zhì)量為/ 的滑塊/放在氣墊導(dǎo)軌B匕C為位移傳感 器， 它能將滑塊弭到傳感器C的距離數(shù)據(jù)實時傳送到計算機(jī)上，經(jīng)計算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊/的速率一時間(丹刃圖象。整個裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面的長度為厶高度為仇(取重力加速度A=9. 8 ni/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)H審*中J2.() ?02 03(14 0J 007 0.8 0.9 1.0 I.r/(m si.n().50.00 OJ(1) 現(xiàn)給滑塊力一沿氣梨導(dǎo)軌向上的初速度，昇的圖線如圖乙所示。從圖線可得滑塊昇下滑時的加速度日=m/s2,摩擦力對滑塊昇運(yùn)動的影響 。(填“明顯，不可忽略”或“不明顯，可忽略”)(2)

10、 此裝置還可用來驗證牛頓笫二定律。實驗時通過改變 可驗證質(zhì)量一定時，加速度與力成正比的關(guān)系；通過 可驗證力一定時，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。答案(1)6.0不明顯，可忽略(2)高度力改變滑塊質(zhì)量刃、斜血的高度力，但需要保證mh乘積不變3 0解析 速度圖象屮，圖線的斜率表示質(zhì)點的加速度，即上滑時加速度人小為斗0. (3) 若利用本實驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”3 Am/s2=6. 0 m/s2,下滑時加速度大小為A2=777 m/s2=6. 0 m/s2,方向均沿斜面向下；由牛頓0. 5第二定律nJ知，滑塊加速度不變，則所受合外力不變，故滑塊所受滑動摩擦力町

11、忽略不計；(2)驗證牛頓第二定律時，需要控制變量：即滑塊質(zhì)量一定時，改變外力，即滑塊沿斜面方向的分力GX=mgsx O=mgj,導(dǎo)軌長度不變，故只能通過改變斜IAi高度力來完成；在驗證 力一定時，即需要朋界一定，改變質(zhì)屋/ 時需要保持/力乘積不變，來驗證加速度與質(zhì)雖成反比的關(guān)系的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力妊作為小車受到的合外力，則實驗中應(yīng)采取的改進(jìn)措施 是 。 鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是 。答案 （1） 非線性 （ 2）存在摩擦力 （3） 調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力 遠(yuǎn)小于小車 的質(zhì) 量解析 （1） 由小車的加速度與鉤碼質(zhì)量的關(guān)系圖可知，描的點不在一條直線上，兩者為非線性關(guān)系。（2） 由關(guān)系圖可知，當(dāng)鉤碼質(zhì)量不為零，