《2020年高考物理 必考17個(gè)實(shí)驗(yàn)精講精練 專(zhuān)題05 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020年高考物理 必考17個(gè)實(shí)驗(yàn)精講精練 專(zhuān)題05 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律（含解析）（17頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律基礎(chǔ)知識(shí)一、實(shí)驗(yàn)原理、目的、器材與步驟：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（牛頓第二定律）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄考铀俣扰c力的關(guān)系 探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系 歸納牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)器材： 實(shí)驗(yàn)步驟：1. 如圖搭建實(shí)驗(yàn)裝置2. 平衡摩擦力：把長(zhǎng)木板右端稍微墊起，使小車(chē)能在長(zhǎng)木板上勻速運(yùn)動(dòng)。3. 探究加速度與力的關(guān)系：小車(chē)和其中的砝碼不變，改變砝碼盤(pán)中的砝碼，使小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶，并計(jì)算每次的加速度。要求：砝碼盤(pán)和其中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)及其中砝碼的總質(zhì)量量。4. 探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系：砝碼盤(pán)中的砝碼不變（力不變），改變小車(chē)中的砝碼數(shù)量，使小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶，
2、并計(jì)算每次的加速度。5. 歸納牛頓第二定律。定律導(dǎo)出：（1）由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可得出物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，即牛頓第二定律的基本關(guān)系，寫(xiě)成數(shù)學(xué)表達(dá)式為(2)上式可寫(xiě)為等式F=kma，式中k為比例常數(shù)如果公式中的物理量選擇合適的單位，就可以使k=1，則公式更為簡(jiǎn)單在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓牛頓這個(gè)單位就是根據(jù)牛頓第二定律來(lái)定義的：使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力為1N，即1N=1kgm/s2可見(jiàn)，如果都用國(guó)際單位制中的單位，就可以使k=1，那么公式則簡(jiǎn)化為F=ma，這就是牛頓第二定律的公式(3)當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，牛頓第二定律也是正確的，不過(guò)這時(shí)F代
3、表的是物體所受外力的合力牛頓第二定律更一般的表述是：物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同公式是：F合=ma著名的也是最重要的“牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)”，以課程標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)而編寫(xiě)的教科書(shū)與以前的教科書(shū)比較， 把教師演示實(shí)驗(yàn)變?yōu)閷W(xué)生探索性實(shí)驗(yàn)。多年以來(lái)，都是教師演示實(shí)驗(yàn)，由老師做、老師講，教科書(shū)不把實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)展示給學(xué)生，而課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)則詳細(xì)寫(xiě)出了實(shí)驗(yàn)程序和設(shè)計(jì)過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)修訂本中，關(guān)于牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)的敘述只用了半頁(yè)400多字，而在課標(biāo)教科書(shū)中，用了單獨(dú)的一節(jié)即第四章第2節(jié)：實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，洋洋灑灑3頁(yè)半，約2000多字, 是原來(lái)的
4、5倍多。實(shí)驗(yàn)修訂本中，有下列內(nèi)容（2項(xiàng)）：l 實(shí)驗(yàn)裝置l 實(shí)驗(yàn)方法課標(biāo)教科書(shū)中，有下列內(nèi)容（7項(xiàng)）：l 加速度與力的關(guān)系l 加速度與質(zhì)量的關(guān)系l 制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問(wèn)題l 怎樣測(cè)量或比較物體的加速度l 怎樣提供和測(cè)量物體所受的恒力l 參考案例l 怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論通過(guò)比較可以知道：實(shí)驗(yàn)修訂本中的內(nèi)容只是課標(biāo)教科書(shū)中“怎樣測(cè)量或比較物體的加速度”和“參考案例”兩項(xiàng)內(nèi)容，也就是說(shuō)：課標(biāo)教科書(shū)比實(shí)驗(yàn)修訂本增加了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的內(nèi)容：加速度與力的關(guān)系和加速度與質(zhì)量的關(guān)系，即控制變量法。以前是老師補(bǔ)充的，現(xiàn)在寫(xiě)在教科書(shū)中，使學(xué)生不僅知道怎樣做實(shí)驗(yàn)，還明白為什么這樣做實(shí)驗(yàn)，即知其然知其所以然。除文字不
5、同外，插圖也不同。實(shí)驗(yàn)修訂本中，只有一幅圖即圖3-5 研究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置圖（第50頁(yè)），而在課標(biāo)教科書(shū)中除實(shí)驗(yàn)裝置圖（第78頁(yè)圖4.2-4及圖4.2-5）外還有圖4.2-2加速度與質(zhì)量的關(guān)系圖（a-m圖）和圖4.2-4加速度與質(zhì)量的倒數(shù)的關(guān)系圖（a-圖）（第76頁(yè)），為學(xué)生作圖做了示范。二、系統(tǒng)誤差分析1用數(shù)字計(jì)算法分析誤差在實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)（質(zhì)量為）受的拉力實(shí)際上不等于鉤碼的重力（），設(shè)為，則有，解得從結(jié)果可以看出，小車(chē)受的拉力實(shí)際上小于鉤碼的重力（），而鉤碼的重力（）是產(chǎn)生小車(chē)和鉤碼二者的加速度的力，而不是產(chǎn)生小車(chē)的加速度的力。2用公式法分析誤差根據(jù)公式，得相對(duì)誤差為，也就是說(shuō)，小車(chē)質(zhì)
6、量比鉤碼質(zhì)量大得越多，相對(duì)誤差越小，即實(shí)驗(yàn)條件是：只有當(dāng)時(shí)，才能認(rèn)為小車(chē)受力等于鉤碼的重力。這樣做實(shí)驗(yàn)的主要問(wèn)題還不在誤差上，主要問(wèn)題在：實(shí)驗(yàn)給同學(xué)造成一個(gè)錯(cuò)覺(jué)，一個(gè)嚴(yán)重的錯(cuò)覺(jué)，那就是學(xué)生覺(jué)得，小車(chē)受的拉力等于鉤碼的重力，這個(gè)錯(cuò)覺(jué)的來(lái)源還在于：初中他們學(xué)靜止和勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車(chē)受的拉力確實(shí)等于鉤碼的重力。這個(gè)錯(cuò)覺(jué)很難糾正，以至于在很多題中體現(xiàn)出來(lái)。例題和習(xí)題1為了探究受到空氣阻力時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，某同學(xué)采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）。實(shí)驗(yàn)時(shí)，平衡小車(chē)與木板之間的摩擦力后，在小車(chē)上安裝一薄板，以增大空氣對(duì)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的阻力。（1）往砝碼盤(pán)中加入一小砝碼，
7、在釋放小車(chē) （選填“之前”或“之后”）接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。（2）從紙帶上選取若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間t與速度v的數(shù)據(jù)如下表：請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小車(chē)的v-t圖像。（3）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，該同學(xué)認(rèn)為：隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，小車(chē)所受的空氣阻力將變大，你是否同意他的觀點(diǎn)？請(qǐng)根據(jù)v-t圖象簡(jiǎn)要闡述理由。【答案】（1）之前 （2）（見(jiàn)下圖）（3）同意 在v-t圖象中，速度越大時(shí)，加速度越小，小車(chē)受到的合力越小，則小車(chē)受空氣阻力越大。2（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系。彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，
8、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KS*5U.C#O%下畫(huà)出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距。開(kāi)始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，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)F1，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。木板的加速度可以用、表示為；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可）。改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系。下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是。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
9、的大小b可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)c可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小d可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度【答案】（1） C 。BC3如題（a）圖，質(zhì)量為M的滑塊A放在氣墊導(dǎo)軌B上，C為位移傳感器，它能將滑塊A到傳感器C的距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊A的位移時(shí)間（s-t）圖象和速率時(shí)間（v-t）圖象。整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面的長(zhǎng)度為了l、高度為h。（取重力加速度g=9.8m/s2，結(jié)果可保留一位有效數(shù)字）（1）現(xiàn)給滑塊A一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度，A的v-t圖線如題13(b)圖所示。從圖線可得滑塊A下滑時(shí)的加速度a= m/s2 ,摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)的影響
10、。（填“明顯，不可忽略”或“不明顯，可忽略”）（2）此裝置還可用來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變 ，可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變 ，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。（3）將氣墊導(dǎo)軌換成滑板，滑塊換成滑塊A，給滑塊A一沿滑板向上的初速度，A的s-t圖線如題13（c）圖。圖線不對(duì)稱是由于造成的，通過(guò)圖線可求得滑板的傾角（用反三角函數(shù)表示），滑塊與滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)【答案】（1）6 不明顯，可忽略（2）斜面高度滑塊的質(zhì)量及斜面高度，且使不變（3）滑動(dòng)摩擦力（都算對(duì)）0.3（0.20.4都算對(duì)）【解析】（1）下滑時(shí)，加速度為；上滑時(shí)，加速度為摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)的
11、影響不明顯，可忽略。（2）改變斜面高度h, 則改變斜面的傾角，則改變產(chǎn)生加速度的力（），可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；改變滑塊A的質(zhì)量M及斜面的高度h，且使Mh不變，因?yàn)椋筂h不變，則F不變，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。（3）圖線不對(duì)稱是由于滑動(dòng)摩擦力造成的，因?yàn)樵诨瑝K上滑時(shí)，加速度的大小為，在滑塊下滑時(shí)，加速度的大小為，在滑動(dòng)摩擦力不可忽略的情況下，二者不等，圖象不對(duì)稱。從題13（b）圖中得，又，所以=。（都對(duì)）。從題13（c）圖中上滑階段讀出，根據(jù)得，代入=，已知，則，解得。4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
12、材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長(zhǎng)斜面（如圖）、小車(chē)、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）： 小車(chē)自斜面上方一固定點(diǎn)1從靜止開(kāi)始下滑至斜面底端2，記下所用的時(shí)間 用米尺測(cè)量1與2之間的距離s，則小車(chē)的加速度_。 用米尺測(cè)量1相對(duì)于2的高h(yuǎn)。設(shè)小車(chē)所受重力為mg，則小車(chē)所受的合外力_。 改變_，重復(fù)上述測(cè)量。 以h為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作表作圖。如能得到一條過(guò)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(guò)程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)的方案是： 調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車(chē)在斜面上
13、勻速下滑。測(cè)量此時(shí)1點(diǎn)相對(duì)于斜面底端2的高度ho。 進(jìn)行（1）中的各項(xiàng)操作。 計(jì)算與作圖時(shí)用（hho）代替h。對(duì)此方案有以下幾種評(píng)論意見(jiàn)：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(wú)法確定小車(chē)在斜面上是否做勻速運(yùn)動(dòng)。C. 方案的理論依據(jù)有問(wèn)題，小車(chē)所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)。其中合理的意見(jiàn)是_?！敬鸢浮浚?）斜面傾角（或填h的數(shù)值）（2）C【解析】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”，即=，只要以h為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作表作圖，如能得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線，便可。5 實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示；一木塊放在水平長(zhǎng)木板上，左側(cè)拴有一細(xì)軟線，跨過(guò)固定在木板邊
14、緣的滑輪與一重物相連，木塊右側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，在重物牽引下，木塊在木板上向左運(yùn)動(dòng)，重物落地后，木塊繼續(xù)向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，圖2給出了重物落地后，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一些點(diǎn)，試根據(jù)給出的數(shù)據(jù)，求木塊與木板間的摩擦因數(shù)m。要求寫(xiě)出主要的運(yùn)算過(guò)程，結(jié)果保留2位有效數(shù)字。（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電頻率為50Hz，不計(jì)紙帶與木塊間的拉力。取重力加速度g10m/s2）【答案】由給出的數(shù)據(jù)可知，重物落地后，木塊在連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)的位移分別是： 以a 表示加速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，有 重物落地后木塊只受摩擦力的作用，以表示木塊的質(zhì)量，根據(jù)牛頓定律，有6“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的
15、實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示.（1）在平衡小車(chē)與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙袋如圖乙所示。計(jì)時(shí)器大點(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(chē)的加速度a=_m/s2.（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（2）平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車(chē)上.掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度。小車(chē)的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤(pán)中砝碼總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a（ms-2）0.691.181.662.182.70請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖像.（3）根據(jù)
16、提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的-F圖線不通過(guò)原點(diǎn)，請(qǐng)說(shuō)明主要原因?！敬鸢浮?(1) 0.16 (0.15也算對(duì)) （2）（見(jiàn)下圖）（3）未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力7 如圖為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持_不變，用鉤碼所受的重力作為_(kāi)，用DIS測(cè)小車(chē)的加速度。（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫(huà)出a-F關(guān)系圖線（如圖所示）。分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_。（單選題）此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（）（A）小車(chē)與軌道之間存在摩擦 （B）導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)（C）所
17、掛鉤碼的總質(zhì)量太大（D）所用小車(chē)的質(zhì)量太大【答案】（1）小車(chē)的總質(zhì)量，小車(chē)所受外力（2）在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比，C8某同學(xué)為了探究物體在斜面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力與斜面傾角的關(guān)系，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖。長(zhǎng)直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物塊上。在平板上標(biāo)出A、B兩點(diǎn)，B點(diǎn)處放置一光電門(mén)，用光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)擋光的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)步驟如下： 用游標(biāo)卡尺測(cè)量滑塊的擋光長(zhǎng)度d，用天平測(cè)量滑塊的質(zhì)量m； 用直尺測(cè)量AB之間的距離s，A點(diǎn)到水平桌面的垂直距離h1，B點(diǎn)到水平桌面的垂直距離h2； 將滑塊從A點(diǎn)靜止釋放，由光電計(jì)時(shí)器讀出滑塊的擋光時(shí)間t1 重復(fù)步驟數(shù)次，并求擋光時(shí)間的平均值
18、； 利用所測(cè)數(shù)據(jù)求出摩擦力f和斜面傾角的余弦值； 多次改變斜面的傾角，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，做出f-關(guān)系曲線。（1）用測(cè)量的物理量完成下列各式（重力加速度為g）： 斜面傾角的余弦= ； 滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度v= ； 滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a= ； 滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的摩擦阻力f= ；（2）測(cè)量滑塊擋光長(zhǎng)度的游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖所示，讀得d= ?！敬鸢浮浚?） （2）3.62cm【解析】(1)物塊在斜面上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),受重力、支持力、滑動(dòng)摩擦力,如圖所示 根據(jù)三角形關(guān)系可得到,根據(jù)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,有,即有根據(jù)牛頓第二定律,則有.(2) 在游標(biāo)卡尺中，主尺上是3.6cm，在游標(biāo)尺上恰好是第1條刻度
19、線與主尺對(duì)齊，再考慮到卡尺是10分度，所以讀數(shù)為3.6cm+0.11mm=3.61cm或者3.62cm也對(duì).9. 測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置如圖，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與托盤(pán)連接打點(diǎn)計(jì)時(shí)器滑塊砝碼托盤(pán)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 Hz開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤(pán)中放入適量砝碼，滑塊開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)1.401.892.402.883.393.884.37單位 cm01234567（1）上圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取
20、的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a （保留三位有效數(shù)字）（2）回答下列兩個(gè)問(wèn)題：為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的有 （填入所選物理量前的字母）A木板的長(zhǎng)度l B木板的質(zhì)量m1 C滑塊的質(zhì)量m2 D托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m3 E滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t測(cè)量中所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是 （3）滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù) （用被測(cè)物理量的字母表示，重力加速度為g）與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù) （填“偏大”或“偏小” ）寫(xiě)出支持你的看法的一個(gè)論據(jù)： 【答（1）0.4950.497 m
21、/s2；（2）CD； 天平；（3）, 【解析】（1）,其中, ,代入數(shù)據(jù)得.（2） 先推出公式(見(jiàn)（3）) 知選CD 天平（3） 根據(jù)牛頓定律解得偏大,因?yàn)榧垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器也有摩擦力.10.（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系。彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，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(huà)出兩條平行線、，并測(cè)出間距開(kāi)始時(shí)將木板置于處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù),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)，然后釋放木板，并用秒表記下木板
22、運(yùn)動(dòng)到處的時(shí)間。木板的加速度可以用、表示為= ；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可） 。 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)的關(guān)系。下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是 。 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.可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)c.可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小d.可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度【答案】 C BC11.某物理課外小組利用圖（a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中，置于試驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪：輕繩跨過(guò)滑輪，一段與放在木板上的小滑車(chē)相連，另一
23、端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）將5個(gè)鉤碼全部放入小車(chē)中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物快，使小車(chē)9（和鉤碼）可以在木板上勻速下滑。（2）將n（依次取n=1,2,3,4,5）個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N-n各鉤碼仍留在小車(chē)內(nèi)；用手按住小車(chē)并使輕繩與木板平行。釋放小車(chē)，同時(shí)用傳感器記錄小車(chē)在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s，繪制s-t圖像，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。（3）對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表。n=2時(shí)的s-t圖像如圖(b)所示：由圖（b）求出此時(shí)小車(chē)的加速度（保留2位有效數(shù)字），將結(jié)果填入下表。n123450.200.58
24、0.781.00（4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖（c）中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a-n圖像。從圖像可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定是=時(shí)，物體的加速度與其所受的合外力成正比。（5）利用an圖像求得小車(chē)（空載）的質(zhì)量為_(kāi)kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g=9.8 ms2）。（6）若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟（1），下列說(shuō)法正確的是_（填入正確選項(xiàng)錢(qián)的標(biāo)號(hào)）Aan圖線不再是直線Ban圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn)Can圖線仍是直線，但該直線的斜率變大【答案】（3）0.39（4）如圖所示（5）0.45（6）BC【解析】（3）因?yàn)樾≤?chē)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故將（2,0.78）代入可得根據(jù)描點(diǎn)法可得如圖所示圖線（4）根據(jù)描點(diǎn)法可得如圖所示圖線（5）根據(jù)牛頓第二定律可得，代入m=0.010kg，n=1、2、3、4、5，以及相應(yīng)的加速度求可得（6）若不平衡摩擦力，則滿足F-f=ma的形式，所以直線不過(guò)原點(diǎn)，但仍是直線，A錯(cuò)B對(duì)；隨著n的增大，小車(chē)的總質(zhì)量在增大，斜率變大，C正確； 17
2020年高考物理 必考17個(gè)實(shí)驗(yàn)精講精練 專(zhuān)題05 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律（含解析）
