《【 知识题型大通关】2023届新高考物理（人教版2019）一轮总复习》第四章 牛顿定律的应用-4实验专题（解析版）

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实验专题
目录
「常规实验」........................................................................................... 1
「利用光电门验证牛顿第二定律」...................................................................8
「利用连接体验证牛顿第二定律」..................................................................11
「利用牛顿第二定律测量动摩擦因数」............................................................15
「其他创新实验」....................................................................................18
「常规实验」
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_____________________________
____________。
（3）在实验操作中，下列说法正确的是________。
A．求小车运动的加速度时，可用天平测出砂和砂桶的质量 M′和m′，以及小车质量 M，直
接用公式 a＝g求出
B．实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车
C．每改变一次小车的质量，都需要改变垫入的小木块的厚度
D．先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与
质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系
【答案】（1）AD；（2）砂和砂桶的总质量远小于小车的质量；（3）BD
【解析】
（1）平衡摩擦力时使小车所受重力沿木板方向分力与小车所受摩擦力平衡，故 A、D项正
确，B项错误；为确定小车是否为匀速运动，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断，故 C
项错误。
（2）根据牛顿第二定律得，mg＝(M＋m)a，
解得 a＝，则绳子的拉力 F＝Ma＝＝，
可知当砂和砂桶的总质量远小于小车质量时，小车所受的拉力大小等于砂和砂桶的总重力，
所以应满足的条件是砂和砂桶的总质量远小于小车的质量。
（3）本实验是“验证牛顿运动定律”，所以不能把牛顿第二定律当成已知的公式来使用，
故A错误；使用打点计时器时，应该先接通电源，后释放纸带，故 B正确；平衡摩擦力后
有μ＝tan θ，小车质量改变时，总满足 mgsin θ＝μmgcos θ，与小车质量无关，所以不用再
次平衡摩擦力，故 C错误；本实验采用控制变量法，故 D正确。
2.图甲为“探究加速度与物体受力、质量之间的关系”的实验装置示意图．砂和砂桶的总
质量为 m，小车和砝码的总质量为 M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力
的大小．
（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车和砝码所受的合外力，先调节长木板一端
滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来需要进行的一项操作是________．
A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调
节砂和砂桶总质量的大小，使小车在细线的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀
速运动
B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和
砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车
是否做匀速运动
（2）实验中要进行质量 m和M的选取，以下最合理的一组是(　　)
A．M＝20 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g
B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g
D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
（3）图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻
的两个计数点之间还有四个点未画出．测出相邻的计数点之间的距离分别为 xAB＝4.22
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