实验04　验证牛顿运动定律-2021年高考物理二轮复习实验专题强化训练（解析版）

3.0 envi 2025-03-18 4 4 359.64KB 15 页 3知币
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实验 04
　
验证牛顿运动定律
对点训练----练基础 固知识
例1　“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示,下列说法正确的是 (
　　
)
A.打点计时器应使用低压直流电源
B.应将木板左端适当垫高平衡小车受到的摩擦力
C.释放小车的同时接通打点计时器的电源
D.应尽量保证小车的总质量远大于沙和沙桶的总质量
【答案】　D
【解析】 打点计时器应使用低压交流电源,故A错误;应将木板右端适当垫高以平衡小车受到的摩擦力,故
B错误;实验时应先接通电源,后释放小车,故C错误;让小车的质量 m1远大于沙和沙桶的总质量 m2,这样就可
认为小车受到的拉力近似等于沙和沙桶的总重,故D正确.
例2“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示.保持小车 A的质量不变,改变矿泉水瓶 C中水
的质量,从而改变小车所受拉力 F.测量小车在不同拉力 F作用下的加速度 a,作出 a-F图象如图乙所示.造成图
线不过原点的原因可能是 (
　　
)
A.
没有平衡摩擦力
　　
B.平衡摩擦力时木板倾角过大
C.小车质量太大
D.矿泉水瓶和其中水的质量太大
【答案】　 A
　
【解析】 由图象可知,当拉力 F不等于零时,小车的加速度仍然为零,说明实验没有平衡摩擦力或平衡摩擦
力不足.
能力训练----研典题 导解法
训练点 1
　
教材原型实验的基本技能
典例 1　某实验小组用图甲所示的实验装置“探究加速度与力、质量的关系”.图甲中 A为小车,B为装有
砝码的小盘,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电磁打点计时器相连,小车的质量为 m1,小盘和砝
码的总质量为 m2.
(1)实验得到如图乙所示的一条纸带,A、B、C、D、E为计数点,相邻两个计数点的时间间隔为 T,B、C两点的
间距 x2和D、E两点的间距 x4已量出,利用这两段间距计算小车加速度的表达式为 a=
　　　　
.
(2)某同学平衡好摩擦力后,在保持小车质量不变的情况下,通过改变小盘中砝码的个数,得到多组数据,作出
了小车的加速度 a与砝码重力 F的图象如图丙所示.由图象分析可得,小车的质量为
　　　　
kg,小盘的质量
为
　　　　
kg.(取g=10 m/s2,结果保留 2位有效数字)Ù
(3)该同学作出的 a-F图象不过坐标原点的原因是 .
【答案】　
　
(1)
x4-x2
2T2
　
(2)0.61
　
0.006 1
　
(3)该同学误将砝码的重力当作绳子对小车的拉力
【解析】 (1)根据匀变速直线运动的推论公式 Δx=aT2可得:x4-x2=2aT2解得:a=
x4-x2
2T2
.
(2)设小盘的质量为 m,则对小车,根据牛顿第二定律得:mg+F=m1a,即a=
1
m1
F+
mg
m1
,所以 a-F图象的斜率表示小
车质量的倒数,即
1
m1
=
,故小车的质量为:m1≈0.61 kg,a-F图象的截距为
mg
m1
=0.1 m/s2,即F=0时,小车的
加速度是由托盘的重力产生的,解得:m=
0.61×0.1
10
kg=0.006 1 kg.
(3)小车受到绳子的拉力应等于小盘和盘中砝码的总重力,该同学误将砝码的重力当作了绳子对小车的拉力.
训练点 2
　
实验拓展与创新
典例 2 (2019·山西太原五中月考)如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在气垫导轨上安
装了一个光电门 B,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,传感器下
方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放.
(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图所示,则d=
　　　　
mm.
(2)实验时,将滑块从A位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门 B的时间 t,若要得到滑块的加
速度,还需要测量的物理量是
　　　　　　　　　
.
(3)下列不必要的一项实验要求是
　　　　
.(填选项前对应的字母)Ù
A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B.应使 A位置与光电门间的距离适当大些
C.应将气垫导轨调节水平
D.应使细线与气垫导轨平行
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