《金版新学案》高三物理一轮 物理课下作业 第3章 第三讲 实验四：验证牛顿运动定律 新人教版必修1

《金版新学案》高三物理一轮物理课下作业第3章第三讲实验四：验证牛顿运动定律新人教版必修1

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

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：AEDBC

3．用如下图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．

(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(其他解答只要合理就给分．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．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，以下做法正确的是________．

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a －F 关系图象分别如图1和图2所示，其原因分别是：

图1：________________________________________________________________； 图2：__________________________________________________________________. 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Mg sin θ＝μMg cos θ……①，只需将纸带挂上，不需施加其他外力，A 错；由①式可知B 对；每次实验时应先接通打点计时器的电源，再放开小车，C 错；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，D 错．

(3)若m ≪M 则a ＝1M mg ，斜率1M 基本不变，若m 过大(或M 过小)，则m 不能忽略，a ＝1M ＋m mg ，随m 的增大斜率1

M ＋m

减小；从图2可以看到，有了一定的拉力而加速度为零，显然摩擦力还没有完全平衡掉．

答案： (1)m ≪M (2)B (3)m 过大(或M 过小)，造成m 不是远小于M 没有平衡摩擦力或木板的倾角过小

5．(2010·山东理综)某同学设计了如下图所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧秤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以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤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，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数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，记下弹簧秤的示数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 .

(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方法是(一种即可)______．

(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a 与弹簧秤示数F 1的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是________．

(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

解析： (1)木板做初速度为零的匀加速直线运动，其位移d ＝12at 2，加速度a ＝2d t 2.为了减小偶然误差，可多次测量时间t ，取t 的平均值．

(2)当F 1＜F 0时，木块不动，加速度为零，a 、b 均错；当F 1＞F 0时，木板开始运动，但F 1并非绳子的拉力而是瓶和水的总重力，只有当瓶和水的质量远小于木板和弹簧秤的质量时，F 1才可近似等于绳子拉力，此时a －F 1图线为一段倾斜的直线，当瓶和水的质量不远小于木板和弹簧的总质量时，绳子的拉力将小于F 1，其加速度a 随着F 1的增大而增加的变慢，即a －F 1图线的斜率将逐渐减小，因而只有c 项正确．

(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码相比，水的质量可以连续调节，因而F 1的大小也可以连续调节，从而比较精确地测出摩擦力的大小和更方便地获取多组实验数据，故正确答案为b 、c.

答案： (1)2d t 2 多次测量时间t ，取t 的平均值 (2)c (3)bc 6．(2011·成都模拟)某实验小组利用如下图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．