2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律教案新人教版VIP

PAGEPAGE15試驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律試驗(yàn)圖示記心中考綱解讀1.學(xué)會(huì)用限制變量法探討物理規(guī)律．2.學(xué)會(huì)敏捷運(yùn)用圖象法處理物理問(wèn)題的方法．3.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，并驗(yàn)證牛頓其次定律.命題點(diǎn)一教材原型試驗(yàn)(2024·寧夏長(zhǎng)慶檢測(cè))在“驗(yàn)證牛頓其次定律”的試驗(yàn)中，采納如圖所示的試驗(yàn)裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，砂和砂桶的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶計(jì)算出．(1)試驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于小車所受的合外力，先調(diào)整長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．接下來(lái)還須要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是________．A．將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電．變更砂桶中砂子的多少，使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)B．將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過(guò)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，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)C．將長(zhǎng)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，視察推斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)(2)試驗(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＝200g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、35g、40gB．M＝200g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120gC．M＝400g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、35g、40gD．M＝400g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g(3)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用的溝通電頻率為50Hz，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，利用圖給數(shù)據(jù)可求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)【解析】(1)為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于小車所受的合外力，先調(diào)整長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．接下來(lái)還須要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過(guò)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，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)，即平衡摩擦力，B正確．(2)當(dāng)m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M時(shí)，即當(dāng)砂和砂桶總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，細(xì)線的拉力大小近似等于砂和砂桶的總重力．因此最合理的一組是C.(3)相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，兩相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為T(mén)＝0.1s，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論Δx＝aT2，得xDE－xAB＝3a1T2、xEF－xBC＝3a2T2、xCD－xOA＝3a3T2，則加速度應(yīng)為a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(0.1071＋0.0910＋0.0757－0.0595＋0.0440＋0.0280,9×0.01)m/s2≈1.58m/s2.【答案】(1)B(2)C(3)1.581．如圖所示的試驗(yàn)裝置可以驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律，小車上固定一個(gè)盒子，盒子內(nèi)盛有砂子，砂桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m，小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為M.(1)驗(yàn)證在質(zhì)量不變的狀況下，加速度與合外力成正比：從盒子中取出一些砂子，裝入砂桶中，稱量并記錄砂桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對(duì)應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計(jì)算得出．多次變更合外力F的大小，每次都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的加速度．本次試驗(yàn)中，桶內(nèi)的砂子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫(huà)出a-F圖象，圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線．①a-F圖象斜率的物理意義是eq\f(1,M＋m).②你認(rèn)為把砂桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理？答：合理．(填“合理”或“不合理”)③本次試驗(yàn)中，是否應(yīng)當(dāng)滿意M?m這樣的條件？答：否(填“是”或“否”)．理由是因?yàn)樵囼?yàn)的探討對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)受到的合外力就等于mg.(2)驗(yàn)證在合外力不變的狀況下，加速度與質(zhì)量成反比：保持桶及桶內(nèi)砂子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些砂子，驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系．本次試驗(yàn)中，桶內(nèi)的砂子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合外力不變．用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，以加速度a為縱軸，應(yīng)當(dāng)以M＋m倒數(shù)為橫軸．解析：本題考查驗(yàn)證牛頓其次定律試驗(yàn)．(1)將車內(nèi)的砂子轉(zhuǎn)移到桶中，就保證了M＋m不變，即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，探討對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)，a＝eq\f(F合,M＋m)＝eq\f(mg,M＋m)，可見(jiàn)a-F圖象斜率的物理意義是eq\f(1,M＋m)，系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛砂桶的重力mg，不必滿意M?m這樣的條件．(2)向小車內(nèi)添加或去掉部分砂子，是變更系統(tǒng)的總質(zhì)量M＋m，而系統(tǒng)的合外力仍等于所懸掛砂桶的重力mg，保證了合外力不變．1試驗(yàn)操作步驟留意事項(xiàng)：①平衡小車的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，砂桶不能拴在小車上；②變更小車質(zhì)量時(shí)，不須要重新平衡摩擦力；③試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車.2試驗(yàn)原理的理解：①平衡小車摩擦力后，細(xì)線的拉力即為小車所受的合外力；②只有滿意砂桶及桶內(nèi)砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和小車上砝碼的總質(zhì)量時(shí)，細(xì)線的拉力大小才近似等于砂桶及桶內(nèi)砂的總重力.命題點(diǎn)二試驗(yàn)拓展創(chuàng)新1．試驗(yàn)器材的改進(jìn)(1)氣墊導(dǎo)軌(不用平衡摩擦力)eq\o(→,\s\up15(替代))長(zhǎng)木板(如圖)(2)利用光電門(mén)測(cè)速度(如圖)(3)利用位移傳感器測(cè)位移(如圖)2．?dāng)?shù)據(jù)測(cè)量的改進(jìn)eq\b\lc\\rc\](\a\vs4\al\co1(測(cè)定通過(guò)的時(shí)間，由a＝\f(1,2x)\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t2)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t1)))2)),求出加速度,小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算,機(jī)得到))eq\o(→,\s\up15(替代))eq\x(\a\al(通過(guò),打點(diǎn),紙帶,求加,速度))(2024·河北石家莊測(cè)試)在用DIS探討小車加速度與外力的關(guān)系時(shí)，某試驗(yàn)小組先用如圖(a)所示的試驗(yàn)裝置，重物通過(guò)滑輪用細(xì)線拉小車，在小車和重物之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器，位移傳感器(放射器)隨小車一起沿水平軌道運(yùn)動(dòng)，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端．試驗(yàn)中力傳感器的拉力為F，保持小車(包括放射器)的質(zhì)量不變，變更重物重力重復(fù)試驗(yàn)若干次，得到加速度與外力的關(guān)系圖象如圖(b)所示．(重力加速度g取10m/s2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)．(1)小車與軌道間的滑動(dòng)摩擦力f＝________N.(2)從圖(b)中分析，小車(包括位移傳感器放射器)的質(zhì)量為_(kāi)_______kg.(3)為得到a與F成正比的關(guān)系，應(yīng)將斜面的傾角θ調(diào)整到tanθ＝________.【解析】(1)依據(jù)圖象可知，當(dāng)F＝0.5N時(shí)，小車起先有加速度，則f＝0.5N；(2)設(shè)小車的質(zhì)量為M，依據(jù)牛頓其次定律得，a＝eq\f(F－f,M)＝eq\f(1,M)F－eq\f(f,M)，則a-F圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)，則M＝eq\f(1,k)＝eq\f(4－0.5,5－0)kg＝0.7kg；(3)為得到a與F成正比的關(guān)系，則應(yīng)當(dāng)平衡摩擦力，則有Mgsinθ＝μMgcosθ，解得tanθ＝μ，依據(jù)f＝μMg，得μ＝eq\f(0.5,0.7×10)＝eq\f(1,14)，所以tanθ＝eq\f(1,14).【答案】(1)0.5(2)0.7(3)eq\f(1,14)2．(2024·安徽聯(lián)盟)在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的試驗(yàn)中，某物理愛(ài)好小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行試驗(yàn)．(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光片的寬度如圖乙所示，則寬度d＝0.940cm.(2)接通氣源，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，讓滑塊從不同位置由靜止釋放，記錄擋光片通過(guò)光電門(mén)的擋光時(shí)間t，測(cè)出釋放點(diǎn)到光電門(mén)的間距為s，以s為縱軸，eq\f(1,t2)為橫軸作圖，得到的圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，且斜率為k，則滑塊的加速度a＝eq\f(d2,2k)(用d、k表示)．(3)若以測(cè)得的滑塊加速度a為縱軸，所掛鉤碼的重力代替拉力F，作出如圖丙中圖線1.為了減小誤差，該愛(ài)好小組將一個(gè)力傳感器安裝在滑塊上(傳感器的質(zhì)量可忽視不計(jì))，從力傳感器中得出拉力F，作出a-F圖象是圖丙中的圖線2(填“2”或“3”)．解析：(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為：0.9cm＋8×0.05mm＝0.940cm；(2)滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有2as＝v2，又v＝eq\f(d,t)，可得s＝eq\f(d2,2at2)，已知斜率為k，可得a＝eq\f(d2,2k)；(3)因鉤碼及滑塊做加速運(yùn)動(dòng)，可知細(xì)線的拉力應(yīng)比鉤碼的重力小，而用傳感器測(cè)出的是滑塊所受的實(shí)際的拉力，此時(shí)a-F圖象應(yīng)為圖線2.命題點(diǎn)三測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)(2024·全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)用圖(a)所示的裝置測(cè)量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．跨過(guò)光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊間的細(xì)線保持水平，在木塊上方放置砝碼．緩慢向左拉動(dòng)水平放置的木板，當(dāng)木塊和砝碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在接著滑動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)即木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大?。炒卧囼?yàn)所得數(shù)據(jù)在下表中給出，其中f4的值可從圖(b)中彈簧秤的示數(shù)讀出．砝碼的質(zhì)量m/kg0.050.100.150.200.25滑動(dòng)摩擦力f/N2.152.362.55f42.93回答下列問(wèn)題：(1)f4＝________N；(2)在圖(c)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫(huà)出的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪出f-m圖線；(3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ及重力加速度大小g之間的關(guān)系式為f＝________，f-m圖線(直線)的斜率的表達(dá)式為k＝________；(4)取g＝9.80m/s2，由繪出的f-m圖線求得μ＝________.(保留2位有效數(shù)字)【解析】本題考查物體的平衡、滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算及分析圖象的實(shí)力．(1)由圖可知彈簧秤的讀數(shù)為2.75N．(2)畫(huà)圖線時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在線上，不在線上的點(diǎn)應(yīng)勻稱分布在線的兩側(cè)．(3)以木塊和砝碼為探討對(duì)象，整體水平方向受木板的滑動(dòng)摩擦力和細(xì)線的拉力，f＝μ(M＋m)g，整理得f＝μmg＋μMg，故f-m圖線的斜率k＝μg.(4)由圖知k＝3.9N/kg，故μ＝eq\f(k,g)≈0.40.【答案】(1)2.75(2)如圖所示(3)μ(M＋m)gμg(4)0.403．(2024·甘肅會(huì)寧模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖甲所示的裝置來(lái)測(cè)定滑塊與水平木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，其中A為滑塊，B和C是鉤碼，個(gè)數(shù)可調(diào)．A的左端與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連(未畫(huà)出)，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)出系統(tǒng)的加速度．試驗(yàn)中該同學(xué)在鉤碼總質(zhì)量(m＋m′＝m0)保持不變的條件下，多次變更B和C的個(gè)數(shù)，重復(fù)測(cè)量．不計(jì)細(xì)線和滑輪的質(zhì)量及它們之間的摩擦．(1)試驗(yàn)中除電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、若干個(gè)質(zhì)量均為50克的鉤碼、滑塊、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)線外，為了完成本試驗(yàn)，還應(yīng)有BD.A．秒表 B．毫米刻度尺C．天平 D．低壓溝通電源(2)試驗(yàn)中該同學(xué)得到一條較為志向的紙帶，如圖乙所示．現(xiàn)從清楚的O點(diǎn)起先，每隔4個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn)(中間4個(gè)點(diǎn)沒(méi)畫(huà)出)，分別記為A、B、C、D、E、F.測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為OA＝1.61cm，OB＝4.02cm，OC＝7.26cm，OD＝11.30cm，OE＝16.14cm，OF＝21.80cm，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz.由此紙帶可得到打E點(diǎn)時(shí)滑塊的速度v＝0.53m/s，此次試驗(yàn)滑塊的加速度a＝0.81m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(3)在試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中，該同學(xué)以m為橫軸，以系統(tǒng)的加速度a為縱軸，繪制了如圖丙所示的圖線，結(jié)合本試驗(yàn)可知滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.3.(g取10m/s2)解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通過(guò)打點(diǎn)可記錄紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，則不須要秒表，A錯(cuò)誤；試驗(yàn)須要測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離，因此須要毫米刻度尺，B正確；本試驗(yàn)中可以不測(cè)滑塊的質(zhì)量，而且鉤碼的質(zhì)量已知，因此天平可以不選，C錯(cuò)誤；電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要用到低壓溝通電源，D正確；(2)每隔4個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，故用平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得v＝eq\f(xOF－xOD,2T)＝eq\f(21.80－11.30,2×0.1)×10－2m/s≈0.53m/s，由Δx＝at2，可得a＝eq\f(Δx,t2)＝eq\f(xCF－xOC,0.3s2)≈0.81m/s2；(3)對(duì)A、B、C組成的系統(tǒng)應(yīng)用牛頓其次定律可得a＝eq\f(mg－μM＋m′g,M＋m0)＝eq\f(1＋μmg,M＋m0)－μg，所以a-m圖象中，縱軸的截距為－μg，故－μg＝－3.0m/s2，得μ＝0.3.1．如圖所示為“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置圖．圖中A為小車，質(zhì)量為m1，連接在小車后面的紙帶穿過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板上，P的質(zhì)量為m2，C為彈簧測(cè)力計(jì)，試驗(yàn)時(shí)變更P的質(zhì)量，讀出測(cè)力計(jì)不同讀數(shù)F，不計(jì)繩與滑輪的摩擦．(1)下列說(shuō)法正確的是(B)A．一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板必需保持水平B．試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車C．試驗(yàn)中m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1D．測(cè)力計(jì)的讀數(shù)始終為eq\f(m2g,2)(2)如圖為某次試驗(yàn)得到的紙帶，紙帶上標(biāo)出了所選的四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出．由此可求得小車的加速度的大小是0.50m/s2(溝通電的頻率為50Hz，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．(3)試驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測(cè)量得到的a-F圖象可能是圖中的圖線(C)解析：(1)一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板必需略微傾斜，以平衡摩擦力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車，選項(xiàng)B正確．試驗(yàn)中m2不必遠(yuǎn)小于m1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．由于P向下加速運(yùn)動(dòng)，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)始終小于eq\f(m2g,2)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．(2)由Δx＝aT2解得小車的加速度的大小是0.50m/s2.(3)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測(cè)量得到的a-F圖象，應(yīng)當(dāng)是當(dāng)F從某一值起先增大，加速度a才起先增大，所以可能是圖線C.2．為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示的試驗(yàn)裝置，小車總質(zhì)量用M表示(乙圖中M包括小車與傳感器質(zhì)量，丙圖中M包括小車和與小車相連的滑輪質(zhì)量)，鉤碼總質(zhì)量用m表示．(1)三組試驗(yàn)中須要平衡小車與長(zhǎng)木板間摩擦力的是甲、乙、丙(用甲、乙、丙表示)．(2)三組試驗(yàn)中需滿意M?m關(guān)系的是甲．(3)若采納圖甲所示方法探討“在外力肯定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系”，M為小車總質(zhì)量(其中小車自身質(zhì)量用M0表示，車上所加砝碼質(zhì)量用m0表示)，所畫(huà)出的試驗(yàn)圖象如圖所示．設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，則小車受到的拉力為F＝eq\f(1,k)，小車的質(zhì)量為M0＝eq\f(b,k).解析：(1)三組試驗(yàn)都是用細(xì)線的拉力表示小車受到的合外力，所以都須要平衡摩擦力．(2)甲圖中鉤碼的總質(zhì)量對(duì)應(yīng)的重力大小表示小車受到的合外力大小，乙圖中小車受到的合外力用力傳感器測(cè)出，丙圖中小車受到的合外力則是測(cè)力計(jì)示數(shù)的2倍，因此三組試驗(yàn)中只有甲須要滿意所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件．(3)依據(jù)牛頓其次定律得F＝(M0＋m0)a，變形得eq\f(1,a)＝eq\f(1,F)m0＋eq\f(M0,F)，所以eq\f(1,a)-m0圖線的斜率為eq\f(1,F)，則k＝eq\f(1,F)，解得F＝eq\f(1,k)；縱軸截距eq\f(M0,F)＝b，解得小車質(zhì)量M0＝eq\f(b,k).3．甲、乙兩同學(xué)均設(shè)計(jì)了測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)的試驗(yàn)．已知重力加速度為g.(1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置如圖甲所示．其中A為置于水平面上的質(zhì)量為M的長(zhǎng)直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)，連接彈簧的細(xì)繩水平．試驗(yàn)時(shí)用力向左拉動(dòng)A，當(dāng)C的示數(shù)穩(wěn)定后(B仍在A上)，讀出其示數(shù)F.則該設(shè)計(jì)能測(cè)出A與B(填“A與B”或“B與地面”)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，其表達(dá)式為μ＝eq\f(F,mg).(2)乙同學(xué)的設(shè)計(jì)如圖乙所示．他在一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板上固定A、B兩個(gè)光電門(mén)，與光電門(mén)相連的計(jì)時(shí)器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，與跨過(guò)定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測(cè)力計(jì)能顯示掛鉤處所受的拉力，長(zhǎng)木板固定在水平面上，物塊與滑輪間的細(xì)繩水平．試驗(yàn)時(shí)，多次變更砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門(mén)A處由靜止起先運(yùn)動(dòng)，讀出多組測(cè)力計(jì)示數(shù)F及對(duì)應(yīng)的物塊在兩光電門(mén)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；在坐標(biāo)系中作出F-eq\f(1,t2)的圖線如圖丙所示，圖線的斜率為k，與縱軸的截距為b.因乙同學(xué)不能測(cè)出物塊質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)當(dāng)測(cè)出的物理量為光電門(mén)A、B之間的距離x(填所測(cè)物理量及符號(hào))．依據(jù)所測(cè)物理量及圖線信息，可知物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)表達(dá)式為μ＝eq\f(2xb,kg).解析：本題考查測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)試驗(yàn)．(1)當(dāng)C的示數(shù)穩(wěn)定時(shí)，B受到A的摩擦力與彈簧測(cè)力計(jì)C的拉力平衡，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F等于A對(duì)B的滑動(dòng)摩擦力，F(xiàn)＝μmg，μ＝eq\f(F,mg)，測(cè)出的是A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．(2)設(shè)兩光電門(mén)間的距離為x，滑塊在兩光電門(mén)之間運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，F(xiàn)－μmg＝ma，x＝eq\f(1,2)at2，整理得F＝μmg＋eq\f(2mx,t2)，在F-eq\f(1,t2)圖象中，斜率k＝2mx，縱截距b＝μmg，動(dòng)摩擦因數(shù)表達(dá)式μ＝eq\f(2xb,kg)，須要測(cè)量出兩光電門(mén)間的距離x即可．4．(2024·陜西西安模擬)如圖所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的試驗(yàn)裝置．他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門(mén)B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過(guò)氣墊導(dǎo)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．已知遮光條的寬度d＝2.25mm.(1)下列不必要的一項(xiàng)試驗(yàn)要求是D.(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)選項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)A．應(yīng)使A位置與光電門(mén)間的距離適當(dāng)大些B．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整水平C．應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行D．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量(2)試驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)B的時(shí)間t，若要得到滑塊的加速度，還須要測(cè)量的物理量是A位置到光電門(mén)的距離L.(寫(xiě)出物理量名稱及表示符號(hào))(3)變更鉤碼質(zhì)量，測(cè)出對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t，通過(guò)描點(diǎn)作出線性圖象，探討滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出F-eq\f(1,t2)圖象．解析：(1)應(yīng)使A位置與光電門(mén)間的距離適當(dāng)大些，有利于減小誤差，故A是必要的；應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整水平，使拉力等于合力，故B是必要的；要保持細(xì)線方向與氣墊導(dǎo)軌平行，故C是必要的；拉力是干脆通過(guò)力傳感器測(cè)量的，故與滑塊質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關(guān)系無(wú)關(guān)，故D是不必要的；(2)依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移速度公式得v2＝2aL，又因?yàn)関＝eq\f(d,t)，解得a＝eq\f(d2,2Lt2)，故要測(cè)加速度還須要測(cè)出A位置到光電門(mén)的距離L；(3)依據(jù)牛頓其次定律得：a＝eq\f(F,M)，解得：F＝eq\f(Md2,2L)·eq\f(1,t2)，所以處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出F-eq\f(1,t2)的圖象．5．(2024·山東棗莊模擬)利用圖甲中的裝置可測(cè)量滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．在斜面底端O處固定一光電門(mén)，當(dāng)帶有遮光片的滑塊自斜面上的P點(diǎn)從靜止滑下，通過(guò)光電門(mén)時(shí)，與光電門(mén)相連的計(jì)時(shí)器顯示遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為Δt.測(cè)得P、O間的距離為x.已知遮光片的寬度為d.完成下列填空：(1)P、O間的距離x、滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間Δt、遮光片的寬度d四個(gè)物理量間滿意的關(guān)系式是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2＝2ax.(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度如圖乙所示，則d＝0.500cm.(3)多次變更滑塊從斜面上起先下滑的位置，每次都讓滑塊由靜止滑下，用米尺分別測(cè)出下滑點(diǎn)與O點(diǎn)間的距離x，登記相應(yīng)的遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間Δt，利用所得數(shù)據(jù)作出eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2-x圖線如圖丙所示．①由圖線可得滑塊加速度的大小為3.92m/s2；②測(cè)得斜面的高度h＝60.00cm、斜面的長(zhǎng)度L＝100.00cm，g取9.80m/s2，則滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25.解析：(1)滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度大小v＝eq\f(d,Δt)，依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式