高考物理总复习 第三章第4课 实验 验证牛顿运动定律课时作业
近年高考物理总复习第三章牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律学案(2021年整理)
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实验四验证牛顿运动定律注意事项1。
实验方法：控制变量法。
2。
平衡摩擦力：不悬挂小盘,但小车连着纸带3。
不重复：不重复平衡摩擦力。
4。
实验条件：M≫m.小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。
5.一先一后一按住:先接通电源，后放小车，且在小车到达滑轮前按住小车。
6。
作图：作图时两轴标度比例要适当,各量须采用国际单位。
误差分析1.因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。
2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
热点一教材原型实验【例1】为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示的实验装置：图1（1）以下实验操作正确的是( ）A.将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动B.调节滑轮的高度,使细线与木板平行C.先接通电源,后释放小车D。
实验中小车的加速度越大越好（2）在实验中得到一条如图2所示的纸带，已知相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1 s，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分别为3。
09 cm、3.43 cm、3。
77 cm、4.10 cm、4。
2022物理第3章牛顿运动定律实验4验证牛顿运动定律教案
实验四验证牛顿运动定律1．实验目的(1)会用控制变量法研究物理规律.(2)探究加速度与力、质量的关系.(3）会运用图象处理实验数据。
2．实验原理用控制变量法探究加速度a与力F、质量M的关系,可以先保持F不变，研究a和M的关系，再保持M不变，研究a和F 的关系。
3．实验器材带定滑轮的长木板、低压交流电源、复写纸片和纸带、小车、小盘、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线.4．实验步骤(1)测质量:用天平测出小车的质量M，小盘和砝码的总质量m。
（2)放长木板:按图把实验器材安装好,先不要把悬挂小盘的细绳系在车上。
(3)平衡摩擦力:在木板的一端下面垫一簿木块,移动簿木块的位置，直至小车拖着纸带在斜面上做匀速运动。
（4)打点：小盘绕过滑轮系于小车上,先接通电源后放开小车，打完点后切断电源，取下纸带。
（5）重复:保持小车的质量M不变，改变砝码和小盘的质量m，重复步骤(4)五次。
（6)求a：在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a。
(7）作a.F的图象：若图象为一过原点的直线,证明加速度与力成正比。
(8）验证a∝错误!：保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量M,重复步骤（4)和（6），作a.1M图象，若图象为一过原点的直线，证明加速度与质量成反比。
5．注意事项(1)安装器材时，要调整滑轮的高度，使拴小车的细绳与木板平行。
(2）平衡摩擦力时，小车连着穿过打点计时器的纸带，但不要把悬挂小盘的细线系在小车上.改变砝码的质量后,不需要重新平衡摩擦力.(3）只有小车的质量远大于小盘和砝码的总质量，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。
(4）开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源，再放开小车，在小车到达滑轮前按住小车.6．误差分析(1）实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。
（2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.教材原型实验1．在“验证牛顿运动定律”实验中，采用如图所示的装置图进行实验.（1）对小车进行“平衡摩擦力"操作时，下列必须进行的是________（填字母序号).A．取下砂和砂桶B．在空砂桶的牵引下，轻推一下小车,小车能做匀速直线运动C．小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时,打点计时器的电源应断开D．把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度（2）实验中，已经测出小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m，若要将砂和砂桶的总重力大小作为小车所受拉力F的大小，这样做的前提条件是_________________________________________。
高考物理大一轮复习第三章第4讲实验四验证牛顿运动定律课时作业
第三章 第4讲 实验四 验证牛顿运动定律1．(2015年深圳质检)某组同学设计了“探究加速度a 与物体所受合力F 及质量m 的关系”实验．图K3－4－1甲为实验装置简图，A 为小车，B 为电火花计时器，C 为装有细砂的小桶，D 为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F 等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a 可用纸带上打出的点求得．(1)图K3－4－1乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz.根据纸带可求出电火花计时器打B 点时的速度为________m/s ，小车的加速度大小为________m/s 2.(结果均保留两位有效数字)图K3－4－1(2)在“探究加速度a 与质量m 的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据都在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象(如图K3－4－2甲所示)．请继续帮助该同学作出坐标系中的图象．图K3－4－2(3)在“探究加速度a 与合力F 的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a 与合力F 的图线如图K3－4－2乙，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．答： _______________________________________________________________. 【答案】(1)1.6 3.2 (2)见解析 (3)实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 【解析】(1)AC 这段位移的平均速度等于AC 这段时间中间时刻的瞬时速度，即B 点的瞬时速度，故v B ＝AB ＋BC4T ＝＋－24×0.02m/s ＝1.6 m/s.由逐差法求解小车的加速度，a ＝CD ＋DE －AB ＋BCT 2＝＋7.72－6.19－－22m/s 2＝3.2 m/s 2.(2)将坐标系中各点连成一条直线，连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称分布在直线的两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑，连线如图所示：(3)图线与横轴有截距，说明实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．2．(2013年四川高考)如图K3－4－3所示，某组同学借用“探究a 与F 、m 之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：图K3－4－3(1)为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做________运动．(2)连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图K3－4－4所示的纸带．纸带上O 为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1 s 的相邻计数点A ，B ，C ，D ，E ，F ，G .实验时小车所受拉力为0.2 N ，小车的质量为0.2 kg.图K3－4－4请计算小车所受合外力做的功W 和小车动能的变化ΔE k ，补填表中空格(结果保留至小数点后第四位).k(3)实验前已测得托盘质量为7.7×10－3kg ，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为________kg(g 取9.8 m/s 2，结果保留至小数点后第三位)．【答案】(1)匀速直线(或匀速) (2)0.111 5 0.110 5 (3)0.015【解析】(1)实验中，首先平衡摩擦力，改变长木板的倾角，轻推小车，小车沿长木板向下做匀速直线运动．(2)打下F 点时，小车运动的位移大小等于O 、F 间的距离，即0.557 5 m ，细绳对小车的拉力为0.2 N ，则拉力做功为0.111 5 J ，小车的瞬时速度为0.667 7－0.457 50.2 m/s ＝1.051m/s ，动能增量为0.110 5 J.(3)由纸带数据求得：AD ＝21.20 cm ，DG ＝30.07 cm ，小车、托盘和砝码组成的整体运动的加速度大小为a ＝0.300 7－0.212 00.32m/s 2＝0.985 6 m/s 2，小车受到的拉力为F ＝0.2 N ，设托盘和砝码的总质量为m ，由牛顿第二定律得mg －F ＝ma ，得m ＝2.269×10－2kg ，托盘中砝码质量为0.015 kg.3．(2015年惠州模拟)某实验小组利用如图K3－4－5甲所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系．图K3－4－5(1)由甲图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离s ＝24 cm ，由图K3－4－5乙中游标卡尺测得遮光条的宽度d ＝______cm.该实验小组在做实验时，将滑块从甲图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt 1，遮光条通过光电门2的时间Δt 2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v 1＝________，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v 2＝________，则滑块的加速度的表达式a ＝________.(以上表达式均用字母表示)(2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验，得到如下表所示的实验数据．通过分析表中数据后，你得出的结论是__________________________.(3)所示的坐标系中描点作出相应图象．图K3－4－6【答案】(1)0.52 d Δt 1 d Δt 2 v 22－v 212s(2)在合外力不变的情况下，物体运动的加速度跟物体的质量成反比 (3)如图所示．4．某同学设计了如图K3－4－7所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧测力计固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线MN 、PQ ，并测出间距D ．开始时将木板置于MN 处，现缓慢向瓶中加水，直到木板开始运动为止，记下弹簧测力计的示数F 0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数F 1.然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ 处的时间t .图K3－4－7(1)木板的加速度可以用d 、t 表示为a ＝______________________________________；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的办法是(一种即可)________________________．(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a 与弹簧测力计示数F 1的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是________．A B C D(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是______________． A ．可以改变滑动摩擦力的大小 B ．可以更方便地获取多组实验数据 C ．可以比较精确地测出摩擦力的大小 D ．可以获得更大的加速度以提高实验精度【答案】(1)2dt2 增大d (或让F 1大于F 0的前提下尽量小) (2)C (3)BC【解析】(1)由于木板从静止开始做匀加速直线运动，由d ＝12at 2，得a ＝2dt 2.(2)由牛顿第二定律，可得F 1－F 0＝ma ，解得a ＝F 1m －F 0m，此实验要求水的质量必须远远小于木板质量，当矿泉水瓶中水的质量逐渐增大到一定量后，图象将向下弯曲，所以能够表示该同学实验结果的图象是图C ．(3)由于水的质量可以几乎连续变化，所以可以方便地获取多组实验数据，从而比较精确地测出摩擦力，还可多次测量时间t ，取t 的平均值，所以选项B 、C 正确．5．(2015年重庆模拟)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．图K3－4－8实验步骤如下：①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G ；②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示．在A 端向右拉动木板，等弹簧秤读数稳定后，将读数记作F ；③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；实验数据如表所示：分别与滑块和重物P 连接，保持滑块静止，测量重物P 离地面的高度h ；⑤滑块由静止释放后开始运动，最终停在木板上D 点(未与滑轮碰撞)，测量C 、D 间距离s .完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在给定的坐标纸(如图丙)上作出F －G 图线．(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝_________________(保留2位有效数字)(3)滑块最大速度的大小v ＝______________(用h 、s 、μ和重力加速度g 表示．) 【答案】(1)如图所示 (2)0.40 (3)2μg s －h【解析】(1)根据描点法在F －G 图象上描出各点，再连接起来，如图所示；(2)由图甲可知F ＝μG ，则F －G 图象上的直线的斜率代表μ值的大小．由F －G 图象可知μ＝1.64≈0.40；(3)当重物P 刚好下落到地面时，滑块的速度v 最大，此时滑块的位移为h ，此后滑块做加速度为μg 的匀减速运动，由公式v 2－v 20＝2as 知：滑块的最大速度v max 满足：v 2max ＝2μg (s －h )， 则v max ＝2μg s －h .。
高考物理 第3章 第4讲 实验 验证牛顿运动定律课后限时
【立体设计】2012高考生物理 第3章 第4讲 实验 验证牛顿运动定律课后限时作业 新人教版一、选择题(每小题6分，共18分)1．关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验，下列说法中正确的是（ ）A.本实验的研究对象是小车及小车上的砝码B.拉动小车运动的绳子张力实际等于悬挂物的重力C.改变悬挂物重力的同时，在小车上增加砝码，从而验证加速度与力、质量的关系D.为了完善实验原理，减小实验误差，可以将小车、砝码及悬挂物组成的整个系统作为研究对象【解析】本实验的研究对象是小车及小车上的砝码，A 正确.本实验采用控制变量法，即保持小车及小车上的砝码质量不变，改变悬挂物的重力，探究加速度与力的关系；保持悬挂物重力不变，改变小车和砝码的质量，探究加速度和质量的关系，C 错.小车在加速运动过程中重物加速下落，悬挂物的重力大于绳子的张力，B 错.为此，可取小车、砝码及悬挂物整体为研究对象，悬挂物的重力是系统整体所受合外力，可减小实验误差，D 正确. 【答案】A 、D2.下图是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是 （ ）A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小【解析】甲图中，当F=0时，小车就有了加速度，可见是长木板倾角过大.乙图中，m1→0时，小车质量很大，这时一开始小车的加速度不为零，说明使小车下滑的力已大于最大静摩擦力，也是长木板倾角过大.同理，丙、丁都是长木板倾角过小. 【答案】A 、D3.关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验操作，下列说法中符合实际的是 （ ） A.通过同时改变小车的质量m 及受到的拉力F 的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C.通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，应可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D.先不改变小车质量，研究加速度与力的关系，再不改变小车受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系【解析】做本实验时采用的是控制变量法.必须控制某一量不变研究加速度与另一量的关系，不可能同时改变质量和力，故只有D 正确. 【答案】D二、非选择题(共42分)4．如图所示，是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图，图中A为小盘和砝码，B为定滑轮，C为滑块及上面添加的砝码，D为纸带，E为电火花计时器，F为蓄电池，电压为6 V，G是电键，请指出图中的三处错误：（1）____________________________；（2）_____________________________；（3）______________________________.【答案】（1）B接滑块的细线应水平（或与导轨平行）（2）C滑块离计时器太远（3）E电火花计时器用的是220 V的交流电，不能接直流电.5.（14分）在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中，某小组设计了如图所示的实验装置.图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过定滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止.（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使，在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量（选填“远大于”、“远小于”或“等于”）小车的质量.（2）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为 . 【答案】（1）小车与滑轮之间的细线与轨道平行远小于（2）两车从静止开始匀加速直线运动，且两车运动的时间相同，其加速度与位移成正比6． (16分) 某同学探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系，图（a）为其实验装置简图.（交流电的频率为50 Hz）（1）图（b）为某次实验得到的纸带，纸带上相邻计数点间有4个点未画出，则小车的加速度大小为_________.（2）保持小盘和砝码质量不变，改变小车质量m ，分别得到加速度a 与质量m 及对应的m1，数据如下表：实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度-1s m /•a1.80 1.65 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30小车质量kg /m0.25 0.290.330.400.500.711.001.671-kg /1m4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60请在下图中画出a-m 1图线，并根据后5组数据得出的图线求出小车加速度a 与质量倒数m1之间的关系式：_____________.解释由前3组数据得到图线形状不准确的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________.【解析】（1）由逐差法得a=23216549)()(T x x x x x x ++-++=0.64 2m/s . （2）a=m21（2m/s ）由前3组数据得到的图线已逐渐发生了偏移，这是由于小车质量比较小时，不能满足小车质量远大于小盘及砝码的质量，小车所受合外力已变小.【答案】（1）0.64 2m/s （2）见解析图a=m21（2m/s ） 见解析。
2021高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律学案作业(含解析)新人教版
实验四 验证牛顿运动定律1．实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系． (2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系． (3)作出a －F 图象和a －1m图象，确定其关系．2．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺． 3．实验步骤(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m ′和小车的质量m .(2)安装：按照如图1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)．图1(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑． (4)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码．②保持小车的质量m 不变，改变小盘和砝码的质量m ′，重复步骤①. ③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a . ④描点作图，作a －F 的图象．⑤保持小盘和砝码的质量m ′不变，改变小车质量m ，重复步骤①和③，作a －1m图象．1．注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动． (2)不用重复平衡摩擦力． (3)实验条件：m ≫m ′.(4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车． 2．误差分析(1)实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力m ′g 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差． 3．数据处理(1)利用Δx ＝aT 2及逐差法求a .(2)以a 为纵坐标，F 为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a 与F 成正比． (3)以a 为纵坐标，1m为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a 与m 成反比.例1 (2019·湖北武汉市四月调研)某同学用如图2所示装置来探究“在外力一定时，物体的加速度与其质量之间的关系”．图2(1)下列实验中相关操作正确的是________．A ．平衡摩擦力时，应先将沙桶用细线绕过定滑轮系在小车上B ．平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器C ．小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源(2)将沙和沙桶的总重力mg 近似地当成小车所受的拉力F 会给实验带来系统误差．设小车所受拉力的真实值为F 真，为了使系统误差mg －F 真F 真<5%，小车和砝码的总质量是M ，则M 与m 应当满足的条件是m M<________.(3)在完成实验操作后，用图象法处理数据，得到小车的加速度倒数1a与小车质量M 的关系图象正确的是________．答案 (1)B (2)0.05 (3)C解析 (1)平衡摩擦力时，应不挂沙桶，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动，选项A 错误；平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，选项B 正确；小车释放前应靠近打点计时器，且先接通打点计时器的电源后释放小车，选项C 错误；(2)在本实验中认为细线的拉力F 等于沙和沙桶的总重力mg ，由此造成的误差是系统误差，对小车，根据牛顿第二定律得：a ＝F 真M ，对整体，根据牛顿第二定律得：a ＝mg M ＋m ，且mg －F 真F 真<5%，解得：mM<0.05. (3)由牛顿第二定律可知：a ＝mg M ＋m ，则1a ＝1mg(M ＋g )，故选C. 变式1 (2019·河北中原名校联盟下学期联考)在“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，采用如图3甲所示的装置进行实验：图3(1)已知打点计时器电源为频率为50Hz 的正弦交变电流，若实验中打出的某一条纸带如图乙所示，相邻两个计数点间还有四个点没有画出，x 1＝3.13cm ，x 4＝7.48cm ，由此可以算出小车运动的加速度大小是________m/s 2.(2)利用测得的数据，可得到小车质量M 一定时．运动的加速度a 和所受拉力F (F ＝mg ，m 为砂和砂桶质量，g 为重力加速度)的关系图象如图丙所示．由此可知，直线段的斜率k ＝________.在拉力F 较大时，a －F 图线明显弯曲，产生误差．若不断增加砂桶中砂的质量，a －F 图象中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度a 的趋向值为________(用题中出现的物理量表示)．答案 (1)1.45(2)1Mg解析 (1)相邻两个计数点的时间间隔是T ＝5×1f＝5×0.02s＝0.10s ，采用逐差法可得a ＝x 4－x 13T2＝1.45m/s 2. (2)根据牛顿第二定律，a ＝F M，所以a －F 图象的斜率k ＝1M.不断增加砂桶中砂的质量，当砂桶中砂的质量远远大于小车质量时，小车的加速度趋近于重力加速度g .实验装置图创新/改进点1.实验方案的改进：系统总质量不变化，改变拉力得到若干组数据.2.用传感器记录小车运动的时间t 与位移x ，直接绘制x －t 图象．3.利用牛顿第二定律求解实验中的某些参量，确定某些规律.1.用传感器与计算机相连，直接得出小车的加速度.2.用图象法处理数据时，用钩码的质量m 代替合力F ，即用a －m 图象代替a －F 图象.1.用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得物块的初速度和末速度，由运动学公式求出加速度.2.结合牛顿第二定律，该装置可以测出动摩擦因数.弹簧测力计测量小车所受的拉力，钩码的质量不需要远小于小车质量，更无需测钩码的质量.1.气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力.2.力传感器测量滑块所受的拉力，钩码的质量不需要远小于滑块质量，更无需测钩码的质量.3.用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得滑块的末速度，由刻度尺读出遮光条中心初始位置与光电门之间的距离，由运动学公式求出加速度.例2(2019·安徽合肥市第二次质检)某课外小组利用图4甲装置探究物体的加速度与所受合力之间的关系，请完善如下主要实验步骤．图4(1)如图乙，用游标卡尺测量遮光条的宽度d＝________cm；(2)安装好光电门，从图甲中读出两光电门之间的距离s＝________cm：(3)接通气源，调节气垫导轨，根据滑块通过两光电门的时间________(选填“相等”或“不相等”)可判断出导轨已调成水平；(4)安装好其他器材，并调整定滑轮，使细线水平；(5)让滑块从光电门1的左侧由静止释放，用数字毫秒计测出遮光条经过光电门1和2的时间分别为Δt1和Δt2，计算出滑块的加速度a1＝________(用d、s、Δt1和Δt2表示)，并记录对应的拉力传感器的读数F1；(6)改变重物质量，多次重复步骤(5)，分别计算出加速度a2、a3、a4…并记录对应的F2、F3、F4…；(7)在a－F坐标系中描点，得到一条通过坐标原点的倾斜直线，由此得出__________________ ________________________________________________________________________.答案(1)0.550 (2)50.00 (3)相等(5)dΔt22－dΔt122s(7)物体质量一定时，其加速度与所受合力成正比解析(1)由题图乙可知，该游标卡尺为20分度，精度为0.05mm，读数为5mm＋10×0.05mm ＝5.50mm＝0.550cm；(2)s＝70.50cm－20.50cm＝50.00cm；(3)在调整气垫导轨水平时，滑块不挂重物和细线，判断气垫导轨水平的依据是：接通气源后，给滑块一个初速度，反复调节旋钮，使滑块通过两光电门的时间相等；(5)根据滑块和遮光条经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，则有：v＝dΔt，则通过光电门1和2的速度分别为v1＝dΔt1和v2＝dΔt2，由速度位移公式可得：2as＝v22－v12＝(dΔt2)2－(dΔt1)2，故可得a＝dΔt22－dΔt122s；(7)一条通过坐标原点的倾斜直线是正比例函数，故说明物体质量一定时，其加速度与所受合力成正比．变式2(2019·云南昆明市4月教学质检)探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图5甲所示．小车后面固定一条纸带，穿过电火花计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小．图5(1)关于平衡摩擦力，下列说法正确的是________．A．平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码B．改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力C．改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力(2)实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量．(3)某同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图象如图乙所示，图线不过原点的原因是________．A．钩码质量没有远小于小车质量B．平衡摩擦力时木板倾角过大C ．平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力 答案 (1)C (2)不需要 (3)B解析 (1)平衡摩擦力时，小车要在不挂钩码情况下做匀速直线运动，故A 错误；平衡摩擦力时有：mg sin α＝μmg cos α，即有g sin α＝μg cos α，所以与质量无关，故B 错误，C 正确． (2)由于本实验中的拉力传感器可以读出细线的拉力，所以不需要满足所挂钩码质量远小于小车质量；(3)由题图可知，当没有挂钩码时小车具有加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大，故选B.变式3 (2019·贵州安顺市适应性监测(三))如图6甲所示，质量为m 的滑块A 放在气垫导轨上，B 为位移传感器，它能将滑块A 到传感器B 的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A 的速率－时间(v －t )图象．整个装置置于高度h 可调节的斜面上，斜面长度为l .图6(1)现给滑块A 沿气垫导轨向上的初速度，其v －t 图线如图乙所示．从图线可得滑块A 上滑时的加速度大小a ＝________m/s 2(结果保留一位有效数字)．(2)若用此装置来验证牛顿第二定律，通过改变________________，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系；通过改变________，可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系(重力加速度g 的值不变)．答案 (1)3 (2)调节滑块的质量及斜面的高度，且使mh 不变 高度h 解析 (1)在v －t 图象中斜率代表加速度，故a ＝Δv Δt ＝1.5－00.5＝3m/s 2.(2)牛顿第二定律研究的是加速度与合外力和质量的关系．当质量一定时，可以改变力的大小，当斜面高度不同时，滑块受到的力不同，可以探究加速度与合外力的关系．由于使滑块加速下滑的力是由重力沿斜面向下的分力提供，所以要保证重力沿斜面向下的分力不变，应该使mg ·hl不变，即mh 不变，所以应该调节滑块的质量及斜面的高度，且使mh 不变，来探究力一定时，加速度与质量的关系．例3 (2019·全国卷Ⅱ·22)如图7，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验．所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz 的交流电源、纸带等．回答下列问题：图7(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝______(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g 和铁块下滑的加速度a 表示)．(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝30°.接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下．多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图8所示．图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)．重力加速度为9.80m/s 2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为________(结果保留2位小数)．图8答案 (1)g sin θ－ag cos θ(2)0.35解析 (1)对铁块受力分析，由牛顿第二定律有mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，解得μ＝g sin θ－ag cos θ.(2)两个相邻计数点之间的时间间隔T ＝5×150s ＝0.10s ，由逐差法和Δx ＝aT 2可得a ＝x 5＋x 6＋x 7－x 1＋x 2＋x 312T2≈1.97m/s 2， 代入μ＝g sin θ－ag cos θ，解得μ≈0.35.变式4 (2019·云南大姚县一中一模)甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验．已知重力加速度为g .图9(1)甲同学所设计的实验装置如图9甲所示．其中A 为一质量为M 的长直木板，B 为木板上放置的质量为m 的物块，C 为物块右端连接的一轻质弹簧测力计．实验时用力将A 从B 的下方抽出，通过C 的读数F 1即可测出动摩擦因数．则该设计能测出________(选填“A 与B ”或“A 与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为________________．(2)乙同学的设计如图乙所示．他在一端带有定滑轮的长木板上固定A 、B 两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力．实验时，多次改变沙桶中沙的质量，每次都让物块从靠近光电门A 处由静止开始运动，读出多组测力计示数F 及对应的物块在两光电门之间的运动时间t ，在坐标系中作出F －1t2的图线如图丙所示，图线的斜率为k ，与纵轴的截距为b ，因乙同学不能测出物块质量，故该同学还应测出的物理量为________．根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为________________． 答案 (1)A 与BF 1mg (2)光电门A 、B 之间的距离x 2xbkg解析 (1)当A 达到稳定状态时B 处于静止状态，弹簧测力计的读数F 与B 所受的滑动摩擦力F f 大小相等，B 对木板A 的压力大小等于B 的重力mg ，由F f ＝μF N 得，μ＝F f F N ＝Fmg，由C 的读数为F 1，可求得μ＝F 1mg，为A 与B 之间的动摩擦因数．(2)物块由静止开始做匀加速运动，根据匀加速直线运动位移时间公式得：x ＝12at 2，解得：a ＝2xt2根据牛顿第二定律， 对于物块：F 合＝F －μmg ＝ma 可得F ＝2mxt2＋μmg则图线的斜率为：k ＝2mx ，纵轴的截距为b ＝μmg ；k 与摩擦力是否存在无关，物块与长木板间的动摩擦因数：μ＝b mg ＝2xbkg.。
高考物理一轮复习 第3章 第4课 实验 验证牛顿运动定律课时作业(含解析)
第三单元 实验与探究第4课 实验：验证牛顿运动定律1.在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”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 ＝M ′＋m′Mg 求出 答案：B2．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中，按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序以字母代号填写在下面的横线上：______________．A ．保持小盘和砝码的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次B ．保持小车质量不变，改变小盘和砝码的质量，测出加速度，重复几次C ．用天平测出小车和小盘的质量D ．平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动E ．挂上小盘，放进砝码，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点F ．根据测量的数据，分别画出a －F 和a －1M的图线 答案：DCEABF 或DCEBAF3．为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G 1、G 2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G 1、G 2光电门时，光束被遮挡的时间Δt 1、Δt 2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M ，挡光片宽度为D ，光电门间距离为x ，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？_____________________________________________________________________________________________________________.(2)若取M ＝0.4 kg ，改变m 的值，进行多次实验，以下m 的取值不合适的一个是____．A ．m 1＝5 gB ．m 2＝15 gC ．m 3＝40 gD ．m 4＝400 g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：_______________________________.(用Δt 1、Δt 2、D 、x 表示)．解析：(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，M 应能在任意位置静止不动，或推动M 后能使M 匀速运动．(2)应满足M ≫m ，故m 4＝400 g 不合适．(3)由v 1＝D Δt 1，v 2＝D Δt 2，v 22－v 21＝2ax 可得：a ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫D Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫D Δt 122x .答案：(1)取下牵引砝码，M 放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M ，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等(2)D (3)a ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫D Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫D Δt 122x4．在“验证牛顿第二定律”的实验中，打出的纸带如图所示，相邻计数点间的时间间隔是t.(1)测出纸带各相邻计数点之间的距离分别为s 1、s 2、s 3、s 4，如图(a)所示，为使由实验数据计算的结果更精确一些，计算加速度平均值的公式应为a ＝____________．(2)在该实验中，为验证小车质量M 不变时，a 与M 成正比，小车质量M 、沙及沙桶的质量m 分别选取下列四组值．A ．M ＝500 g ，m 分别为50 g 、70 g 、100 g 、125 gB ．M ＝500 g ，m 分别为20 g 、30 g 、40 g 、50 gC ．M ＝200 g ，m 分别为50 g 、70 g 、100 g 、125 gD ．M ＝200 g ，m 分别为30 g 、40 g 、50 g 、60 g若其他操作都正确，那么在选用____组值测量时所画出的aF 图象较准确．(3)有位同学通过测量，作出aF 图象，如图(b)所示．试分析：①图象不通过原点的原因是_______________________．②图象上部弯曲的原因是_________________________．解析：(1)逐差法处理实验数据，根据公式a ＝（s 3＋s 4）－（s 1＋s 2）4t2求解加速度． (2)满足沙和沙桶的质量m 远小于小车的质量M 的条件，绳对小车的拉力才近似等于沙和桶的重力，故选B.(3)分析实验误差出现的原因：①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够；②未满足沙和沙桶的质量m 远小于小车的质量M.答案：(1)（s 3＋s 4）－（s 1＋s 2）4t2 (2)B (3)①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够 ②未满足沙和沙桶的质量m 远小于小车的质量M5．如图所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置．(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________________不变，用钩码所受的重力作为__________________，用DIS 测小车的加速度．(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出aF 关系图线(如图所示)．①分析此图线的OA 段可得出的实验结论是__________________．②(单选题)此图线的AB 段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是( )A ．小车与轨道之间存在摩擦B ．导轨保持了水平状态C ．所挂钩码的总质量太大D ．所用小车的质量太大解析：(1)在研究加速度与力的关系时必须保持小车质量不变，才能找出二者的关系．(2)①OA 段在实验误差允许的范围内，图线是一条直线，因此可得出a 与F 成正比的关系．②由实验的原理a ＝m 钩g M 车＋m 钩＝F M 车＋m 钩可知AB 段明显偏离直线是由于没有满足M 车≫m 钩造成的．答案：(1)小车的总质量(或：小车的质量)小车所受外力(或：外力、合外力)(2)①在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比 ②C6．如图所示的实验装置可以探究加速度与物体质量、物体受力的关系．小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m ，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg ，将该力视为合外力F ，对应的加速度a 则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F 的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F 为横轴，以加速度a 为纵轴，画出aF 图象，图象是一条过原点的直线．①aF 图象斜率的物理意义是__________________________．②你认为把沙桶的总重力mg 当作合外力F 是否合理？答：________．(填“合理”或“不合理”)③本次实验中，是否应该满足M ≫m 这样的条件？答：____(填“是”或“否”)；理由是____________________________________________．(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m 不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a 为纵横，应该以________倒数为横轴．解析：(1)将车内的沙子转移到桶中，就保证了M ＋m 不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，a ＝F 合M ＋m ＝mg M ＋m ，可见aF 图象斜率的物理意义是1M ＋m，系统的合外力就等于所悬挂沙桶的重力mg ，不必满足M ≫m 这样的条件．(2)向小车内添加或去掉部分沙子，是改变系统的总质量M ＋m ，而系统的合外力仍等于所悬挂沙桶的重力mg ，保证了合外力不变．答案：(1)①1M ＋m②合理 ③否 因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg (2)M ＋m。
(安徽专用)高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律课时作业(含解析)
课时作业32 简谐运动机械波光一、单项选择题1．心电图是现代医疗诊断的重要手段，医生从心电图上测量出相邻两波峰的时间间隔，即为心动周期，由此可以计算出1分钟内心脏跳动的次数(即心率)。
甲、乙两人在同一台心电图机上作出的心电图如图所示，医生通过测量后记下甲的心率是60次/分，则由图可知心电图机图纸移动的速率v以及乙的心率分别为( )A．25 mm/s 48次/分 B．25 mm/s 75次/分C．25 mm/min 75次/分 D．25 mm/min 48次/分2.(2012·重庆理综)装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图所示。
将试管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。
若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图象中可能正确的是( )3.(2012·蚌埠二中质量检测)如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带。
下面的说法中正确的是( )A．a侧是红色光，b侧是紫色光B．在真空中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率C．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率D．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率4．(2012·东北四校一模)一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图所示。
则从图中可以看出( )A．这列波的波长为5 mB．波中的每个质点的振动周期为4 sC．若已知波沿x轴正向传播，则此时质点a向下振动D．若已知质点b此时向上振动，则波是沿x轴负方向传播的5.(2012·安庆一中模拟)一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示。
介质中x＝2 m 处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin(10πt＋π)cm。
另一质点Q位于x ＝4 m处。
关于这列简谐波及Q点的运动，下列说法正确的是( )A．周期为0.4 sB．传播方向沿x轴正向C．当t＝0.5 s时，Q点正向上振动D．经过2 s，P点的路程为4 m6.(2012·安微理综)一列简谐波沿x轴正方向传播，在t=0时波形如图1所示。
高考物理实验四验证牛顿运动定律课时作业
实验四验证牛顿运动定律一、单项选择题1．(2020年江西九江一中月考)在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中错误．．的是( )A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮系在小车上B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C．平衡摩擦力以后，改变小车及砝码质量，不需要再重新平衡摩擦力D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车2．做“验证牛顿第二定律”的实验中，由于没有考虑沙桶的质量，结果图象应该是( )A BC D3．如图KS41所示，A、B两条直线表示在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为m A、m B的两物体得出的加速度a与力F之间的关系图象，分析图象可知下列说法：①比较两地的重力加速度有g A＝g B；②比较两物体的质量有m A＜m B；③比较两地的重力加速度有g A＜g B；④比较两物体的质量有m A＞m B，其中正确的是( )图KS41A．①② B．①④C．②③ D．以上说法都不对4．在验证牛顿第二定律的实验中，甲、乙、丙、丁四个实验小组根据实验数据画出的图象如图KS42所示．对于这四个图象，分析正确的是( )甲乙丙丁图KS42A．甲平衡摩擦过度B．乙平衡摩擦过度C．丙图象最后不沿直线是因为小车质量太大了D．丁图象最后不沿直线是因为不满足m≫M的条件5．某实验小组利用图KS43所示的装置探究加速度与力、质量的关系．图KS43下列做法正确的是( )A ．调节滑轮的高度，以达到平衡摩擦力的目的B ．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C ．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D ．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 二、多项选择题6．如图KS44所示的装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成．光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M 和m.下面说法正确的是( )图KS44A ．用该装置可以测出滑块的加速度B ．用该装置验证牛顿第二定律，要保证拉力近似等于沙桶的重力，必须满足m ≪MC ．可以用该装置验证机械能守恒定律，但必须满足m ≪MD ．用该装置不可以验证动能定理7．甲、乙、丙、丁四位同学做“验证牛顿第二定律”的实验，设小车质量和车上砝码质量之和为M ，沙及沙桶的总质量为m ，分别得出图KS45中甲、乙、丙、丁四条图线，其中甲、乙、丙是aF 图象，丁是a1M图象，则以下说法中正确的是( )甲 乙 丙 丁 图KS45A ．丙和丁较好地把握了实验条件M ≪mB ．甲和乙则没有把握好实验条件M ≪mC ．甲同学长木板的倾角太小，而乙同学长木板的倾角太大D ．甲、乙、丙三位同学中，丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作 三、非选择题8．(2020年浙江卷)甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验．图KS46(1)图KS46中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材________；乙同学需在图中选用的器材________．(填器材对应字母)图KS47(2)某同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图KS47所示的两条纸带①和②.纸带______的加速度大(填“①”或“②”)，其加速度大小为________．9．(2020年新课标全国卷Ⅰ)某同学利用如图KS48甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图如图乙所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮．小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题．甲乙图KS48(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成__________(填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图乙可知，am图线不经过原点，可能的原因是：______________________.(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是：______________________________，钩码的质量应满足的条件是：____________________.10．(2020年山东郯城一中月考) 探究加速度与力的关系装置如图KS49所示．带滑轮的长木板水平放置，细绳通过两滑轮分别与弹簧秤挂钩和沙桶连接，细线与桌面平行．将木块放在靠近打点计时器的一端，缓慢向沙桶中添加细沙，直到木块开始运动，记下木块运动后弹簧秤的示数F，通过纸带求出木块运动的加速度a.将木块放回原处，向沙桶中添加适量细沙，释放木块……获取多组a、F数据．图KS49(1)关于该实验的操作，以下说法正确的是________________．A．实验过程中，应先闭合打点计时器开关，再释放小车B．通过缓慢添加细沙，可以方便地获取多组实验数据C．每次添加细沙后，需测出沙及沙桶的质量D．实验过程要确保沙及沙桶的质量远小于木块的质量(2)某同学根据实验数据作出了两个aF图象如图KS410所示，正确的是__________．A B图KS410由图象可知，木块所受的滑动摩擦力大小为________；若要作出木块的加速度与合力的关系，需要对图象进行修正．修正后的横坐标F合应该等于____________(用F、F0表示)．实验四验证牛顿运动定律1．A 2．D3．A 解析：根据物体受力情况，得F－mg＝ma，故a＝1mF－g，由此得在aF图象上，纵截距为“－g”，横截距为“mg”，而图中两直线的纵截距相等，所以g A＝g B，横截距A小于B，即m A g A＜m B g B，而g A ＝g B，所以m A＜m B，故选项A正确．4．A 5．D 6．AB 7．CD8．(1)AB BDE (2)① 2.5 m/s2解析：(1)“验证机械能守恒定律”一般采用重锤自由落体运动，使用纸带法测速度，所以要用到重锤和电火花打点计时器，即A、B；“探究加速度与力、质量的关系”实验一般以小车为研究对象，需改变小车质量，要用到纸带法测加速度，所以需要电火花计时器、小车、钩码，即B、D、E.(2)由Δx＝aT2可知相邻两点间的位移之差越大，则加速度越大，可判断纸带①加速度大，且由逐差法可计算出纸带①的加速度．9．(1)非线性(2)小车受到摩擦力的作用(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量解析：(1)由小车的加速度与钩码质量的关系图可知，描的点不在一条直线上，两者为非线性关系．(2)由关系图可知，当钩码质量不为零，即小车受到一定的拉力时，其加速度为零，原因可能是小车受到摩擦力的作用．(3)调节轨道的倾斜度，平衡摩擦力，使得小车受到的合力等于绳对小车的拉力．分别对小车和钩码受力分析，由牛顿第二定律得，F＝Ma和mg－F＝ma，解得F＝MmgM＋m，可知当M≫m时，F≈mg.因此，平衡摩擦力后，再使钩码的质量远小于小车的质量，就可以直接以钩码的重力作为小车受到的合外力．10．(1)AB (2)B 2F02F－2F02019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．一个小物体从斜面底端冲上足够长的斜面，然后又滑回斜面底端，已知小物体的初动能为E ，返回斜面底端时的速度为v ，克服摩擦力做功为2E若小物体冲上斜面的初动能为2E ，则下列选项中正确的一组是（ ）①物体返回斜面底端时的动能为E ②物体返回斜面底端时的动能为32E ③物体返回斜面底端时的速度大小为2v ④物体返回斜面底端时的速度大小为2v A ．①③B ．②④C ．①④D ．②2．真空中一半径为r 0的带电金属球，通过其球心的一直线上各点的电势φ分布如图所示，r 表示该直线上某点到球心的距离，r 1、r 2分别是该直线上A 、B 两点离球心的距离，根据电势图像（φ-r 图像），判断下列说法中正确的是（ ）A ．该金属球可能带负电B ．A 点的电场强度方向由A 指向球心C ．A 点的电场强度小于B 点的电场强度D ．电荷量大小为q 的正电荷沿直线从A 移到B 的过程中，电场力做功W=q （φ1-φ2） 3．分别用波长为λ和34λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（ ） A ．hcλB ．2hc λC ．23hcλD ．3hc λ4．某同学按如图1所示连接电路，利用电压传感器研究电容器的放电过程。
高考物理一轮复习 第三章牛顿运动定律第3讲 实验四验证牛顿运动定律课时训练 新人教版
高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第3讲实验四验证牛顿运动定律课时训练新人教版一、选择题（6分）1．在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动定律”的实验时,下列说法中正确的是( ) A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车解析：本题考查实验过程中应注意的事项，选项A中平衡摩擦力时，不能将砝码盘及盘内砝码(或小桶)通过细绳拴在小车上，A错；选项B、C、D符合正确的操作方法，B、C、D对．答案：BCD二、非选择题（本题共5小题，共54分）2．(2011·南通质检) “验证牛顿运动定律”的实验，主要的步骤有：A．将一端附有定滑轮的长木板放在水平桌面上，取两个质量相等的小车，放在光滑的水平长木板上；B．打开夹子，让两个小车同时从静止开始运动，小车运动一段距离后，夹上夹子，让它们同时停下来，用刻度尺分别测出两个小车在这一段时间内通过的位移大小；C．分析所得到的两个小车在相同时间内通过的位移大小与小车所受的水平拉力的大小关系，从而得到质量相等的物体运动的加速度与物体所受作用力大小的关系；D．在小车的后端也分别系上细绳，用一只夹子夹住这两根细绳；E．在小车的前端分别系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘内分别放着数目不等的砝码，使砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量．分别用天平测出两个砝码盘和盘内砝码的总质量．上述实验步骤，正确的排列顺序是________．解析：此题考查的是实验步骤，对于实验的一些常识，必须牢记于心，结合本实验的实验步骤，不难排列出正确的顺序．答案：AEDBC3．用如图3－3－9所示的装置来探究物体的加速度与力、质量的关系．实验时，小盘和砝码牵引小车，使小车做初速度为零的匀加速运动．图3－3－9(1)此实验中可以不测量加速度的具体值，原因是______________________________．(2)通过改变________，就可以改变小车所受的合力．(3)在探究加速度与质量关系时，分别以________为纵坐标、________为横坐标作图象，这样就能直观地看出二者关系．答案：(1)探究的是加速度与其他量之间的比例关系(其他解答只要合理即可．如：初速度为零的匀加速运动，在相同的时间内，位移与加速度成正比) (2)砝码的数量 (3)a 或(1m ) 1m(或a )4．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图3－3－10所示． (1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图3－3－11所示．计时 器打点的时间间隔为0.02 s ．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计 数点之间的距离．该小车的加速度a ＝________ m/s 2.(结果保留两位有效数字)图3－3－10 图3－3－11(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取 一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a 与砝码盘中砝码总重力F 的实验数据如下表：砝码盘中砝 码总重力F (N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度a (m·s －2)0.691.181.662.182.70请根据实验数据作出a －F 的关系图象．(3)根据提供的实验数据作出的a －F 图线不通过原点，请说明主要原因．解析：根据Δx ＝aT 2，可计算小车的加速度，a ＝0.16 m/s 2，运用表格中给出的数据可绘出图象，图象不过原点的主要原因是未计入砝码盘的重力． 答案：(1)0.16(0.15也可) (2)见右图(3)未计入砝码盘的重力5．如图3－3－12为“用位移传感器、数据采集器等仪器研究加速度和力的关系”的实验装 置．图3－3－12(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为 _______，用DIS(数字化信息系统)测小车的加速度．(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量，在某次实验中根据测得的 多组数据可画出a －F 关系图线(如图3－3－13所示)．①分析此图线的OA 段可得出的实验结论是___________________． ②此图线的AB 段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是_______．A ．小车与轨道之间存在摩擦B ．导轨保持了水平状态 图3－3－13C ．所挂钩码的总质量太大D ．所用小车的质量太大解析：(1)因为要探索“加速度和力的关系”，所以应保持小车的总质量不变，钩码所受 的重力作为小车所受外力．(2)由于OA 段a —F 关系为一倾斜的直线，所以在质量不变 的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：mg ＝Ma 得：a ＝mg M ＝F M，而实际上a ′ ＝mgM ＋m，可见AB 段明显偏离直线是没有满足M ≫m 造成的． 答案：(1)小车的总质量 小车所受的外力(2)①在质量不变的情况下，加速度与外力成正比 ②C6．(2010·江苏单科，11)为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图3－3－14所示)．实验 时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的 阻力．3－3－14(1)往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车________(选填“之前”或“之后”)接通打点 计时器的电源，在纸带上打出一系列的点．(2)从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t 与速度v 的数据如下表：时间t /s 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 速度v /(m·s －1)0.120.190.230.260.280.29请根据实验数据作出小车的v －t 图象．(3)通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大．你是否同意他的观点？请根据v－t图象简要阐述理由．解析：(3)由速度图象的斜率可以看出速度越大，加速度越小．所以该同学分析合理．答案：(1)之前(2)如图所示(3)同意．在v－t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大．。
2019年高考物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 实验4 验证牛顿运动定律习题 新人教版
第三章实验四验证牛顿运动定律1．(2016·全国卷Ⅲ)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。
图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。
本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010kg。
实验步骤如下：导学号 21992211(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。
(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。
释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s－t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。
(3)对应于不同的n的a值见下表。
n＝2时的s－t图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表。
质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。
(5)利用a－n图象求得小车(空载)的质量为__0.45(0.43～0.47均可)__kg(保留2位有效数字，重力加速度取g＝9.8m·s－2)。
(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是__BC__(填入正确选项前的标号)A．a－n图线不再是直线B ．a －n 图线仍是直线，但该直线不过原点C ．a －n 图线仍是直线，但该直线的斜率变大答案：(4)a —n 图线如图[解析] (3)实验中小车做匀加速直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运动规律有s ＝12at 2，结合图(b)得加速度a ＝0.39m/s 2。
(5)由(4)知，当物体质量一定，加速度与合外力成正比，得加速度a 与n 成正比，即a －n 图象为过原点的直线。
a －n 图线的斜率k ＝0.196m/s 2，平衡摩擦力后，下端所挂钩码的总重力提供小车的加速度，nm 0g ＝(M ＋Nm 0)a ，解得a ＝m 0g M ＋Nm 0n ，则k ＝m 0g M ＋Nm 0，可得M ＝0.45kg 。
高中物理 第三章 第4节 牛顿第三定律课时作业 教科版必修1
第4节牛顿第三定律1．两个物体之间的作用都是相互的．一个物体对另一个物体施加了力，后一物体也一定同时对前一个物体____________________．将这一对力中的任一个叫做__________，则另一个力就叫做这个力的________________．2．牛顿第三定律的内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是________________、______________，且作用在__________________．这就是牛顿第三定律．公式表示为__________．3．理解作用力和反作用力的关系时，注意以下几点：(1)作用力和反作用力________产生，________消失，______变化，无先后之分．(2)作用力和反作用力总是大小________，方向________，与物体是处于平衡状态还是处于非平衡状态没有关系．(3)作用力和反作用力分别作用在________物体和________物体上，其作用效果分别体现在各自的受力物体上，所以作用力和反作用力产生的效果不能________．(4)作用力和反作用力一定是________性质的力，如果作用力是弹力，其反作用力必定为________；如果作用力为摩擦力，其反作用力必定为__________；如果作用力为引力，其反作用力也一定为________．4．当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反的方向运动，这种现象叫做________，反冲现象遵循牛顿________定律，其余部分向相反方向运动的原因就是受到了______________的缘故．5．关于一对作用力和反作用力，下列说法中正确的是( )A．它们大小相等、方向相同B．它们总是作用在同一个物体上C．它们同时产生、同时消失D．它们的大小相等、方向相反6. 如图1所示，一个大人甲跟一个小孩乙站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了．对这个过程中作用于双方的力的关系，正确的说法是( )图1A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大B．大人与小孩间的拉力是一对作用力和反作用力C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力大小一定相等D．只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大【概念规律练】知识点一作用力与反作用力1．关于作用力与反作用力，下列说法正确的是( )A．物体相互作用时，先有作用力，后有反作用力B．作用力与反作用力一定是同种性质的力C．作用力和反作用力总是同时分别作用在相互作用的两个物体上D．匀速上升的气球所受到的浮力没有反作用力2．放在水平桌面上的物体，受到桌面对它的支持力，对支持力的反作用力说法正确的是( )A．反作用力是物体受到的重力，作用在地球上B．反作用力是物体对桌面的压力，作用在桌面上C．反作用力是物体对地球的引力，作用在物体上D．支持力没有反作用力知识点二牛顿第三定律3．关于车拉马、马拉车的问题，下列说法中正确的是( )A．马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力B．马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力C．马拉车，不论车动还是不动，马拉车的力的大小总是等于车拉马的力的大小D．马拉车不动或车匀速前进时，马拉车的力与车拉马的力才大小相等4．在滑冰场上，甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上，原来静止不动，在相互猛推一下后分别向相反方向运动，假定两板与冰面间的动摩擦因数相同，已知甲在冰上滑行的距离比乙远，这是由于( )A．在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力B．在推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间C．在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度D．在分开后，甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小【方法技巧练】一、利用牛顿第三定律转换研究对象5．水平射出一颗质量为50 g的子弹，经测定，子弹在长为1 m的枪膛内运动，出枪口时的速度达600 m/s，如果子弹在枪膛内的运动看做是匀变速直线运动，射击时人将枪扛在肩头，求此时枪对人水平方向的作用力．二、牛顿第二定律、第三定律的综合应用6. 一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图2所示，在这一瞬间悬绳断了，设木杆足够长，由于小猫继续上爬，所以小猫离地面高度不变，则木杆下降的加速度大小为________．方向为________．(设小猫质量为m，木杆的质量为M)图21．下列说法正确的是( )A．凡是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力必定是一对作用力和反作用力B．凡是大小相等、方向相反、作用在同一物体上的两个力必定是一对作用力和反作用力C．作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，因此这二力平衡D．相互作用的一对力，究竟称哪一个力为作用力是任意的2. 物体静止于一斜面上，如图3所示，则下列说法中正确的是( )图3A．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B．物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C．物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力D．物体所受重力可以分解为沿斜面的力和对斜面的压力3．以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”，而石头“安然无恙”．对于这一过程的描述，下列说法正确的是( )A．在以卵击石的过程中，鸡蛋“粉身碎骨”说明石头对鸡蛋的作用力大，所以鸡蛋碎了B．在以卵击石的过程中，石头“安然无恙”说明鸡蛋对石头的力小，所以石头无恙C．在以卵击石的过程中，石头对鸡蛋的作用力与鸡蛋对石头的作用力，两者大小相等D．在以卵击石的过程中，石头“安然无恙”而鸡蛋“粉身碎骨”是因为蛋壳能承受的力远小于石头所能承受的力4. 如图4所示，2008奥运会男子马拉松由肯尼亚选手塞缪尔·卡马乌以2小时6分32秒的成绩获得金牌，并打破保持24年的奥运记录．则他在奔跑时与地球间的作用力和反作用力的对数为( )图4A．一对B．二对C．三对D．四对5．一物体受绳的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动，然后改为匀速运动，再改为减速运动，则下列说法中正确的是( )A．加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力B．减速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力C．只有匀速前进时，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小才相等D．不管物体如何前进，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等6．如图5所示，是利用传感器记录的两个物体间的作用力和反作用力变化图线，根据图线可以得出的结论是( )图5A．作用力大时，反作用力小B．作用力和反作用力的方向总是相反的C．作用力和反作用力是作用在同一个物体上的D．此图线一定是在两个物体都处于静止状态下显示出来的7．春天，河边上的湿地很松软，人在湿地上行走时容易下陷，在人下陷时( ) A．人对湿地地面的压力就是他受的重力B．人对湿地地面的压力大于湿地地面对他的支持力C．人对湿地地面的压力等于湿地地面对他的支持力D．人对湿地地面的压力小于湿地地面对他的支持力8．下面关于“神州七号”飞船和火箭上天的情况叙述正确的是( )A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体对火箭产生一个向上的推力B．火箭的推力是由于喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力作用于火箭而产生的C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽向后喷气也不会产生推力D．飞船进入轨道后和地球间存在一对作用力与反作用力9．跳高运动员从地面跳起，这是由于( )A．运动员给地面的压力等于运动员受的重力B．地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力C．地面给运动员的支持力大于运动员受的重力D．地面给运动员的支持力等于运动员给地面的压力题号123456789 答案500米决赛中，中国队的雅典奥运会英雄孟关良、杨文军再度联袂上阵，他们最终成功卫冕．孟关良和杨文军与艇的总质量为180 kg，他们启动时的加速度可达8 m/s2，设水的阻力是水给他们桨的推力的0.1 倍，求他们的桨对水的推力是多少？11. 如图6所示，质量为M的木板放在倾角为θ的光滑斜面上，一个质量为m的人站在木板上，若人相对于木板静止，木板的加速度为多大？人对木板的摩擦力多大？图6第4节牛顿第三定律答案课前预习练1．施加了反作用力作用力反作用力2．大小相等方向相反同一条直线上F＝－F′3．(1)同时同时同时(2)相等相反(3)受力施力抵消(4)同种弹力摩擦力引力4．反冲第三反作用力5．CD6．BC [作用力和反作用力总是大小相等的．大人与小孩手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是小孩被大人拉过来的过程中，大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的大小总是相等的，所以选项A、D是错误的，原因是对牛顿第三定律不理解．既然大人拉小孩与小孩拉大人的力一样大，大人为什么能把小孩拉过来呢？关键在于地面对两者的最大静摩擦力不同，分别画出两者在水平方向上的受力情况(如题图)，显然，只有当F甲′>F乙′时，小孩受力不平衡，才会被大人拉过来，如果让大人穿上旱冰鞋站在水泥地面上，两人再比力气时，小孩就可以轻而易举地把大人拉过来，所以正确答案为B、C.] 课堂探究练1．BC2．B点评作用力与反作用力具有“四同”和“三异”的关系：“四同”1．等大：大小相等，不能认为只有物体处于平衡状态时作用力和反作用力才大小相等．2．共线：作用在同一条直线上．3．同时：同时产生、同时消失、同时变化．不能认为先有作用力后有反作用力．4．同性质：不同性质的力不可能成为作用力和反作用力的关系．“三异”1．反向：方向相反．2．异体：作用在不同的物体上．3．不同效果：在不同的物体上分别产生不同的作用效果，不能相互抵消，因此，不能认为作用力和反作用力的合力为零．3．C [由牛顿第三定律可知，马拉车和车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小始终相等．而车的运动状态的变化，是由车受到的合外力决定的．当马拉车的力较小时或拉车的力与车受到地面的摩擦力大小相等时，车保持静止；当马拉车的力大于车所受到的地面摩擦力时，车就开始启动并加速前进．根据牛顿第三定律作出判断，马拉车和车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小始终相等．正确选项为C.]点评 某一物体是否发生运动状态的变化，是由该物体所受力的合力决定的，合力为零，状态不变，否则状态就会发生变化．而该物体与其他物体之间的作用力与反作用力始终符合牛顿第三定律．其效果分别体现在彼此作用的两物体上，彼此不能抵消．4．C [甲、乙相互推的过程中作用力和反作用力一定大小相等，且作用时间也一定相同，故选项A 、B 均错误．由于两板与冰面间的动摩擦因数相同，故二者的加速度也相等，都等于μg ，故选项D 错误．甲在冰上滑行的距离比乙远，一定是刚分开时甲的初速度大于乙的初速度．]5．见解析解析 直接选人为研究对象，求枪对人的作用力很困难．因此，选子弹为研究对象，子弹在水平方向受到枪身的作用力F 使子弹加速，子弹的加速度a 可由公式v 2t －v 20＝2ax 求出，再根据牛顿第二定律求出F ；根据牛顿第三定律，子弹对枪身的作用力F ′与F 是一对作用力和反作用力；而人受到枪的水平方向作用力与F ′大不相等，方向相同．由v 2t －v 20＝2ax ，得a ＝v 2t 2x ＝60022×1m/s 2 ＝1.8×105 m/s 2.根据牛顿第二定律F ＝ma ＝50×10－3×1.8×105 N ＝9000 N ．力F 的方向跟子弹前进的方向相同．因此枪对人水平方向的作用力大小为9000 N ，方向与子弹运动方向相反． 方法总结 有些问题直接求解或分析研究对象所受的某个力比较困难，可以根据牛顿第三定律转换研究对象，通过分析该力的反作用力来求解所求的力的大小和方向．6.M ＋m Mg 向下 解析 先对猫进行分析，由于猫相对地面高度不变，即猫处于平衡状态，而猫受重力G 1＝mg 和木杆对猫向上的摩擦力F 的作用，如下图甲所示，故G 1与F 二力平衡，即F ＝G 1＝mg ① 如图乙，再对木杆进行受力分析：木杆受重力G 2＝Mg 作用，由于杆对猫有向上的摩擦力F ，由牛顿第三定律可知，猫对杆有向下的摩擦力F ′，且F ′＝F .②由牛顿第二定律，杆的加速度为a ＝F ′＋G 2M.③ 由①②③式可得a ＝M ＋m Mg 即杆下降的加速度为M ＋m M g ，方向向下． 方法总结 两物体相互作用时，要讨论其运动状态，往往需分析受力情况，然后综合应用牛顿第二定律和牛顿第三定律．课后巩固练1．D [作用力与反作用力是相互作用的两个物体之间的彼此的作用．虽然它们大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上，但并不是凡是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力就必定是一对作用力和反作用力．]2．B [物体对斜面的压力作用于斜面上，斜面对物体的支持力作用于物体上，两力作用于两个物体，不是平衡力，物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对相互作用力，故B正确，A错误；C项中物体的重力与斜面对物体的作用力是一对平衡力，C错误；物体的重力作用于物体上，不可分解为物体对斜面的压力，D错误．]3．CD [在以卵击石的过程中，鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力是作用力和反作用力．由牛顿第三定律知，这两个力总是大小相等．鸡蛋之所以“粉身碎骨”是因为蛋壳的承受力小于石头对它的作用力．]4．C [运动员在长跑时受到三个力的作用：重力、支持力和地面的摩擦力，力的作用总是相互的，这三个力的反作用力分别是运动员对地球的吸引作用力、运动员对地面的压力和运动员对地面的摩擦力，所以运动员跑步时与地球间有三对作用力与反作用力，故C正确．]5．D [不论物体加速、匀速还是减速运动，绳拉物体的力与物体拉绳的力总是作用力和反作用力，大小相等、方向相反，故D正确，A、B、C均错误．]6．B [由图线关于t轴对称可以得出：作用力与反作用力一定大小相等、方向相反，故A错误，B正确；作用力与反作用力一定作用在两个物体上，且其大小和方向的关系与物体所处的状态无关，所以C、D均错误．]7．C [人对湿地地面的压力和湿地地面对他的支持力是一对作用力和反作用力，故大小相等，选项C正确．]8．AD [火箭尾部向外喷气，给喷出的气体一个作用力，而喷出的气体给火箭一个反作用力，火箭就是受到这个反作用力(推力)才克服空气阻力向前飞行的，故A正确；飞船进入轨道后，与地球之间存在引力作用，故D正确．]9．CD [跳高运动员要从地面跳起，必须具有竖直向上的加速度，根据牛顿第二定律可以理解，运动员必定受到了向上的合外力；运动员在地面上时，受到本身的重力和地面对他的支持力的作用，因为合外力向上，则地面给运动员的支持力必定大于运动员的重力；地面给运动员的支持力与运动员给地面的压力是一对作用力与反作用力，必定大小相等、方向相反；根据以上分析，容易确定本题正确的选项是C、D.]10．1.6×103 N解析设水对他们桨的推力为F，则水的阻力为0.1F，根据牛顿第二定律得，F－0.1F ＝ma，代入数据得F＝1.6×103N，根据牛顿第三定律，他们的桨对水的推力大小F′＝F＝1.6×103 N.11．g sin θ零解析先以M、m为一整体，受力分析如下图甲所示，取沿斜面向下为正方向，由牛顿第二定律得：(M＋m)g sin θ＝(M＋m)aa＝g sin θ以人为研究对象，设木板对人的摩擦力为F人，方向沿斜面向下，受力分析如图乙所示．由牛顿第二定律得：mg sin θ＋F人＝ma且a＝g sin θ.可得F人＝0，由牛顿第三定律得：人对木板的摩擦力也为零．。
高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 实验四 验证牛顿运动定律学案作业(含解析)新人教版-新人教版
实验四 验证牛顿运动定律1．实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系． (2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．(3)作出a －F 图象和a －1m图象，确定其关系． 2．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．3．实验步骤(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m ′和小车的质量m .(2)安装：按照如图1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)．图1(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑．(4)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码．②保持小车的质量m 不变，改变小盘和砝码的质量m ′，重复步骤①.③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a .④描点作图，作a －F 的图象．⑤保持小盘和砝码的质量m ′不变，改变小车质量m ，重复步骤①和③，作a －1m图象．1．注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．(2)不用重复平衡摩擦力．(3)实验条件：m ≫m ′.(4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．2．误差分析(1)实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力m ′g 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．3．数据处理(1)利用Δx ＝aT 2及逐差法求a .(2)以a 为纵坐标，F 为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a 与F 成正比．(3)以a 为纵坐标，1m为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a 与m 成反比.例1 (2019·湖北武汉市四月调研)某同学用如图2所示装置来探究“在外力一定时，物体的加速度与其质量之间的关系”．图2(1)下列实验中相关操作正确的是________．A ．平衡摩擦力时，应先将沙桶用细线绕过定滑轮系在小车上B ．平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器C ．小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源(2)将沙和沙桶的总重力mg 近似地当成小车所受的拉力F 会给实验带来系统误差．设小车所受拉力的真实值为F 真，为了使系统误差mg －F 真F 真<5%，小车和砝码的总质量是M ，则M 与m 应当满足的条件是m M <________.(3)在完成实验操作后，用图象法处理数据，得到小车的加速度倒数1a与小车质量M 的关系图象正确的是________．答案 (1)B (2)0.05 (3)C解析 (1)平衡摩擦力时，应不挂沙桶，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动，选项A 错误；平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，选项B 正确；小车释放前应靠近打点计时器，且先接通打点计时器的电源后释放小车，选项C 错误；(2)在本实验中认为细线的拉力F 等于沙和沙桶的总重力mg ，由此造成的误差是系统误差，对小车，根据牛顿第二定律得：a ＝F 真M ，对整体，根据牛顿第二定律得：a ＝mg M ＋m ，且mg －F 真F 真<5%，解得：m M <0.05.(3)由牛顿第二定律可知：a ＝mg M ＋m ，则1a ＝1mg(M ＋g )，故选C. 变式1 (2019·河北中原名校联盟下学期联考)在“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，采用如图3甲所示的装置进行实验：图3(1)已知打点计时器电源为频率为50Hz 的正弦交变电流，若实验中打出的某一条纸带如图乙所示，相邻两个计数点间还有四个点没有画出，x 1＝3.13cm ，x 4＝7.48cm ，由此可以算出小车运动的加速度大小是________m/s 2.(2)利用测得的数据，可得到小车质量M 一定时．运动的加速度a 和所受拉力F (F ＝mg ，m 为砂和砂桶质量，g 为重力加速度)的关系图象如图丙所示．由此可知，直线段的斜率k ＝________.在拉力F 较大时，a －F 图线明显弯曲，产生误差．若不断增加砂桶中砂的质量，a －F 图象中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度a 的趋向值为________(用题中出现的物理量表示)．答案 (1)1.45 (2)1M g 解析 (1)相邻两个计数点的时间间隔是T ＝5×1f＝5×0.02s＝0.10s ，采用逐差法可得a ＝x 4－x 13T2＝1.45m/s 2. (2)根据牛顿第二定律，a ＝F M ，所以a －F 图象的斜率k ＝1M.不断增加砂桶中砂的质量，当砂桶中砂的质量远远大于小车质量时，小车的加速度趋近于重力加速度g .实验装置图 创新/改进点1.实验方案的改进：系统总质量不变化，改变拉力得到若干组数据.2.用传感器记录小车运动的时间t 与位移x ，直接绘制x －t 图象．3.利用牛顿第二定律求解实验中的某些参量，确定某些规律.1.用传感器与计算机相连，直接得出小车的加速度.2.用图象法处理数据时，用钩码的质量m 代替合力F ，即用a －m 图象代替a －F 图象.1.用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得物块的初速度和末速度，由运动学公式求出加速度.2.结合牛顿第二定律，该装置可以测出动摩擦因数.弹簧测力计测量小车所受的拉力，钩码的质量不需要远小于小车质量，更无需测钩码的质量.1.气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力.2.力传感器测量滑块所受的拉力，钩码的质量不需要远小于滑块质量，更无需测钩码的质量.3.用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得滑块的末速度，由刻度尺读出遮光条中心初始位置与光电门之间的距离，由运动学公式求出加速度.例2(2019·安徽合肥市第二次质检)某课外小组利用图4甲装置探究物体的加速度与所受合力之间的关系，请完善如下主要实验步骤．图4(1)如图乙，用游标卡尺测量遮光条的宽度d＝________cm；(2)安装好光电门，从图甲中读出两光电门之间的距离s＝________cm：(3)接通气源，调节气垫导轨，根据滑块通过两光电门的时间________(选填“相等”或“不相等”)可判断出导轨已调成水平；(4)安装好其他器材，并调整定滑轮，使细线水平；(5)让滑块从光电门1的左侧由静止释放，用数字毫秒计测出遮光条经过光电门1和2的时间分别为Δt 1和Δt 2，计算出滑块的加速度a 1＝________(用d 、s 、Δt 1和Δt 2表示)，并记录对应的拉力传感器的读数F 1；(6)改变重物质量，多次重复步骤(5)，分别计算出加速度a 2、a 3、a 4…并记录对应的F 2、F 3、F 4…；(7)在a －F 坐标系中描点，得到一条通过坐标原点的倾斜直线，由此得出__________________ ________________________________________________________________________. 答案 (1)0.550 (2)50.00 (3)相等 (5)d Δt 22－d Δt 122s (7)物体质量一定时，其加速度与所受合力成正比 解析 (1)由题图乙可知，该游标卡尺为20分度，精度为0.05mm ，读数为5mm ＋10×0.05mm ＝5.50mm ＝0.550cm ；(2)s ＝70.50cm －20.50cm ＝50.00cm ；(3)在调整气垫导轨水平时，滑块不挂重物和细线，判断气垫导轨水平的依据是：接通气源后，给滑块一个初速度，反复调节旋钮，使滑块通过两光电门的时间相等；(5)根据滑块和遮光条经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，则有：v ＝d Δt ，则通过光电门1和2的速度分别为v 1＝d Δt 1和v 2＝dΔt 2，由速度位移公式可得：2as ＝v 22－v 12＝(d Δt 2)2－(d Δt 1)2，故可得a ＝d Δt 22－d Δt 122s ；(7)一条通过坐标原点的倾斜直线是正比例函数，故说明物体质量一定时，其加速度与所受合力成正比．变式2 (2019·云南昆明市4月教学质检)探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图5甲所示．小车后面固定一条纸带，穿过电火花计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小．图5(1)关于平衡摩擦力，下列说法正确的是________．A．平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码B．改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力C．改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力(2)实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量．(3)某同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图象如图乙所示，图线不过原点的原因是________．A．钩码质量没有远小于小车质量B．平衡摩擦力时木板倾角过大C．平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力答案(1)C (2)不需要(3)B解析(1)平衡摩擦力时，小车要在不挂钩码情况下做匀速直线运动，故A错误；平衡摩擦力时有：mg sinα＝μmg cosα，即有g sinα＝μg cosα，所以与质量无关，故B错误，C正确．(2)由于本实验中的拉力传感器可以读出细线的拉力，所以不需要满足所挂钩码质量远小于小车质量；(3)由题图可知，当没有挂钩码时小车具有加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大，故选B.变式3(2019·贵州安顺市适应性监测(三))如图6甲所示，质量为m的滑块A放在气垫导轨上，B为位移传感器，它能将滑块A到传感器B的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的速率－时间(v－t)图象．整个装置置于高度h可调节的斜面上，斜面长度为l.图6(1)现给滑块A沿气垫导轨向上的初速度，其v－t图线如图乙所示．从图线可得滑块A上滑时的加速度大小a＝________m/s2(结果保留一位有效数字)．(2)若用此装置来验证牛顿第二定律，通过改变________________，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系；通过改变________，可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系(重力加速度g 的值不变)．答案 (1)3 (2)调节滑块的质量及斜面的高度，且使mh 不变 高度h解析 (1)在v －t 图象中斜率代表加速度，故a ＝Δv Δt ＝1.5－00.5＝3m/s 2. (2)牛顿第二定律研究的是加速度与合外力和质量的关系．当质量一定时，可以改变力的大小，当斜面高度不同时，滑块受到的力不同，可以探究加速度与合外力的关系．由于使滑块加速下滑的力是由重力沿斜面向下的分力提供，所以要保证重力沿斜面向下的分力不变，应该使mg ·h l不变，即mh 不变，所以应该调节滑块的质量及斜面的高度，且使mh 不变，来探究力一定时，加速度与质量的关系．例3 (2019·全国卷Ⅱ·22)如图7，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验．所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz 的交流电源、纸带等．回答下列问题：图7(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝______(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g 和铁块下滑的加速度a 表示)．(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝30°.接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下．多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图8所示．图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)．重力加速度为9.80m/s 2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为________(结果保留2位小数)．图8 答案 (1)g sin θ－a g cos θ(2)0.35 解析 (1)对铁块受力分析，由牛顿第二定律有mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，解得μ＝g sin θ－a g cos θ. (2)两个相邻计数点之间的时间间隔T ＝5×150s ＝0.10s ，由逐差法和Δx ＝aT 2可得 a ＝x 5＋x 6＋x 7－x 1＋x 2＋x 312T2≈1.97m/s 2， 代入μ＝g sin θ－a g cos θ，解得μ≈0.35. 变式4 (2019·云南大姚县一中一模)甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验．已知重力加速度为g .图9(1)甲同学所设计的实验装置如图9甲所示．其中A 为一质量为M 的长直木板，B 为木板上放置的质量为m 的物块，C 为物块右端连接的一轻质弹簧测力计．实验时用力将A 从B 的下方抽出，通过C 的读数F 1即可测出动摩擦因数．则该设计能测出________(选填“A 与B ”或“A 与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为________________．(2)乙同学的设计如图乙所示．他在一端带有定滑轮的长木板上固定A 、B 两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力．实验时，多次改变沙桶中沙的质量，每次都让物块从靠近光电门A 处由静止开始运动，读出多组测力计示数F 及对应的物块在两光电门之间的运动时间t ，在坐标系中作出F －1t2的图线如图丙所示，图线的斜率为k ，与纵轴的截距为b ，因乙同学不能测出物块质量，故该同学还应测出的物理量为________．根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为________________．答案 (1)A 与B F 1mg (2)光电门A 、B 之间的距离x 2xb kg解析 (1)当A 达到稳定状态时B 处于静止状态，弹簧测力计的读数F 与B 所受的滑动摩擦力F f 大小相等，B 对木板A 的压力大小等于B 的重力mg ，由F f ＝μF N 得，μ＝F f F N ＝F mg，由C 的读数为F 1，可求得μ＝F 1mg，为A 与B 之间的动摩擦因数．(2)物块由静止开始做匀加速运动，根据匀加速直线运动位移时间公式得： x ＝12at 2，解得：a ＝2xt 2根据牛顿第二定律，对于物块：F 合＝F －μmg ＝ma可得F ＝2mxt 2＋μmg则图线的斜率为：k ＝2mx ，纵轴的截距为b ＝μmg ；k 与摩擦力是否存在无关，物块与长木板间的动摩擦因数：μ＝b mg ＝2xb kg .。
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第4课实验：验证牛顿运动定律
1.用下图所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验．
(1)小车的加速度a同时跟沙桶提供的拉力F和小车的质量m两个因素有关．研究这三个物理量之间的定量关系的基本思路是_______________________________________.
(2)完成下列部分实验步骤的有关内容．
①按图示的装置安装器材．
②将电火花计时器接到______(填“直流”或“交流”) 电源上．
③为了消除长木板对小车摩擦力的影响，用薄片把长木板____________的一端适当垫高，给小车一定速度，在没有连接____________的情况下小车做__________运动．
④用天平测定沙桶的质量和小车的质量．
⑤挂上沙桶，先________，再________，小车在细线牵引下拉动纸带，打点计时器在纸带上打下许多点．
⑥切断电源，取下纸带，定好点，计算加速度．
……
解析：(1)本实验是利用控制变量法来实现目的的；其基本思路是：控制小车的质量m 不变，改变沙桶的质量(可通过加入细沙)来改变沙桶提供的拉力F，研究小车的加速度a与力F的定量关系；或控制沙桶提供的拉力F不变，改变小车的质量m(可通过加入砝码)，研究小车的加速度a与质量m的关系．
(2)②交流．
③这里涉及等效法，即平衡摩擦力．具体做法为：用薄片把长木板靠近打点计时器的一端适当垫高，给小车一定速度，在没有连接沙桶的情况下小车做匀速直线运动．
⑤这是实验操作规范要求：先接通电源，后释放纸带．
答案：见解析
2．(2012·深圳模拟)在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如下图所示的实验装置．小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示．
(1)当M 与m 的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
(2)某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m 一定来做实验，其具体操作步骤如下，下列做法正确的是________．
A ．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码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 ．用天平测出m 以及小车质量M ，小车运动的加速度可直接用公式a ＝mg M
求出 (3)另两组同学保持小车及车中的砝码质量M 一定，探究加速度a 与所受外力F 的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的aF 关系图象如下图所示，其原因是__________________．
解析：(1)实验中的实际加速度为a ＝
mg
M ＋m
，实验时把mg 当成对M 的拉力，即忽略m 对加速度的影响，使加速度约为a ＝mg M
，显然需m ≪M .(2)平衡摩擦力的实质是，让重力的下滑分力与摩擦力平衡，即：Mg sin θ＝μMg cos θ ①，只需将纸带挂上，不需施加其他外
力，A 项错误；由①式可知B 项正确；每次实验时应先接通打点计时器的电源，再放开小车，C 项错误；小车的加速度应由小车后面拖动的纸带上打出的点计算出来，D 项错误．(3)从题图可以看到，有了一定的拉力而加速度为零，显然没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．
答案：(1)m ≪M (2)B (3)没有平衡摩擦力或木板的倾角过小
3a /(m·s －2)
1.98 4.06 5.95 8.12
F /N
1.00
2.00
3.00
4.00
(1)根据表中数据，在下图坐标系中画出aF 图象．
(2)根据图象判定：当M一定时，a与F的关系为________．
解析：本题主要考查“验证牛顿运动定律”实验的数据处理方法及结果分析．
若a与F成正比，则图象是一条过原点的直线．同时，因实验中不可避免地出现误差，则在误差允许范围内图象是一条过原点的直线即可．连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予以考虑，如图所示．
答案：(1)见解析(2)正比关系
4．(2013·佛山模拟)实验小组利用拉力传感器来验证牛顿第二定律，实验装置如下图所示．他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到的拉力F的大小；小车后面固定一打点计时器，通过拴在小车上的纸带，可测量小车匀加速运动的速度与加速度．
(1)若交流电的频率为50 Hz，则根据下图所打纸带的打点记录，小车此次运动经B点时的速度vB＝__________ m/s，小车的加速度a＝__________ m/s2.
(2)要验证牛顿第二定律，除了前面提及的器材及已测出的物理量外，实验中还要使用________测出________．
(3)(双选)由于小车所受阻力f 的大小难以测量，为了尽量减小实验的误差，需尽可能降低小车所受阻力f 的影响，下列采取的措施中必要的是________．
A ．适当垫高长木板无滑轮的一端，使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑
B ．应使钩码总质量m 远小于小车(加上传感器)的总质量M
C ．定滑轮的轮轴要尽量光滑
D ．适当增大钩码的总质量m
解析：(1)B 点为AC 的中间时刻，由匀变速运动的规律可得vB ＝v －
AC ＝s AC 2T
，其中T ＝
0.02×5＝0.1 s ，代入可求得vB ＝0.40 m/s ；加速度a ＝s BC －s AB T
2
＝1.46 m/s 2
. (2)验证牛顿第二运动定律就是要验证F ＝ma ，可见除测出牵引力和加速度外，还需要用天平测出小车的质量．
(3)为减小小车所受的摩擦，可以适当垫高长木板无滑轮的一端，使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑；本实验拉力传感器已经测出小车所受的拉力，故没有必要保证使钩码总质量m 远小于小车(加上传感器)的总质量M 以及保证滑轮轮轴尽量光滑；但是为保证打点计时器打点清晰，便于测量与计算，需要适当增大钩码的总质量m ，故A 、D 选项正确．
答案：(1)0.40 1.46 (2)天平 小车总质量(或小车质量) (3)AD
5．(2012·揭阳模拟)如图甲所示为“ 用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系” 的实验装置．
(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为小车所受外力，用DIS 测小车的加速度．
(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出aF 关系图象(如图乙所示)．分析此图象的OA 段可得出的实验结论是____________．
(3)此图象的AB 段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是( ) A ．小车与轨道之间存在摩擦 B ．导轨保持了水平状态 C ．所挂钩码的总质量太大
D ．所用小车的质量太大
解析：(1)由牛顿第二定律可知，加速度与力、质量有关，要想研究加速度与力的关系，就必须保持质量不变；(2)乙图中图线OA 段反映了加速度随力变化的关系；(3)因为本实验用钩码所受的重力作为小车所受的外力，是在“钩码质量远小于小车质量” 的情况下，因
此AB段明显偏离直线，表明上述条件不再成立．所以C项正确．
答案：(1)小车的总质量(或：小车的质量) (2)在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比(3)C
6．某同学在做“验证牛顿第二定律”的实验中．
(1)一组同学不改变拉力(即沙桶和沙的质量)，只改变小车的质量(即通过加入砝码)，得到了如下表所示的几组数据，其中第3组数据还未算出加速度，但对应组已打出了纸带，如图甲所示，图中各点为每5个打印点选出的计数点(两计数点间还有4个打印点未标出)．
实验次数 1 2 3 4 5 6
小车质量/g 200 300 400 500 600 1 000
小车加速度/
2.00 1.33 0.79 0.67 0.40
(m·s－2)
小车质量倒数/
5.00 3.33 2.50 2.00 1.67 1.00
(kg－1)
②请在图乙中建立合适的坐标，将表中各组数据用小黑点(或小叉)描述在坐标纸上，并作出平滑的图线．
③由图象得出的结论是：_____________________________.
(2)另一组同学也通过实验得出了在小车质量一定时，加速度与拉力的关系图线如图丙所示：
图线上部弯曲的原因是________________．
解析：(1)①0.99
②如下图所示：
③在拉力一定的条件下，加速度与物体质量的倒数成正比(或与质量成反比)．
(2)aF图线上部弯曲的原因是未满足沙桶及沙的质量远小于小车质量的条件．答案：见解析。