【状元之路】高考物理一轮复习 33实验 验证牛顿运动定律同步检测试题 (2)(1).doc

实验：验证牛顿运动定律a组基础巩固1关于验证牛顿第二定律的实验，下列说法中符合实际的是()a通过对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通过对保持小车质量不变，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通过对保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、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：由于实验中有三个量同时变化，在研究过程中采用控制变量法，通过对保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，可以归纳出加速度、力二者之间的关系，再通过对保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，可以得出加速度、质量二者之间的关系，所以d项正确答案：d图11122012安徽卷图111为“验证牛顿第二定律”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还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m的大小，使小车在砂和砂桶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_am200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gbm200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gcm400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gdm400 g，m20 g、40g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)图112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量出相邻的计数点之间的距离分别为：sab4.22 cm、sbc4.65 cm、scd5.08 cm、sde5.49 cm、sef5.91 cm，sfg6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 hz，则小车的加速度a_ m/s2(结果保留2位有效数字)图112解析：(1)小车在运动过程中受到重力、支持力、纸带的拉力木板对小车的摩擦力和细线拉力的作用为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合力，因此应把木板的一端垫起适当的高度，以使重力、支持力、纸带的拉力和摩擦力的合力为零，即小车做匀速运动，因此在进行这一操作时，不应挂砂桶，小车应连接纸带，a、c项错误，b项正确(2)由于绳子的拉力不易测量，本实验中砂和砂桶的总重力来代替绳的拉力，而砂桶做加速运动，设加速度大小为a，则tm(ga)，当砂桶的加速度很小时，t近似等于mg，因此实验中应控制实验条件，使砂桶的加速度很小只有当小车的质量远大于砂和砂桶的总质量时，小车和砂桶的加速度才很小，绳的拉力才近似等于砂和砂桶的总重力，c项正确(3)相邻两计数点间的时间t0.1 s，由xat2可得a，代入数据解得a0.42 m/s2.答案：(1)b(2)c(3)0.42b组能力提升32014江苏省淮安市楚州中学测试用如图113甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验实验时保持小车的质量m(含车中的钩码)不变，用在绳的下端挂的钩码的总重力mg作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度甲乙丙图113(1)实验时绳的下端先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_(2)图113乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点a、b、c、d、e，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到a点之间的距离，如图乙所示已知打点计时器接在频率为50 hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a_ m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)通过增加绳的下端挂的钩码的个数来改变小车所受的拉力f，得到小车的加速度a与拉力f的数据，画出af图线后，发现当f较大时，图线发生了如图丙所示的弯曲该同学经过思考后将实验方案改变为用小车中的钩码挂在绳的下端来增加钩码的个数和外力那么关于该同学的修正方案，下列说法正确的是_(写选项字母)a该修正方案可以避免af图线的末端发生弯曲b该修正方案要避免af图线的末端发生弯曲的条件是mmc该修正方案画出的af图线的斜率为d该修正方案画出的af图线的斜率为答案：(1) 平衡小车运动中所受的摩擦阻力(2) 0.99或1.0(3)ad42014四川省成都外国语学校月考如图114所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有砂子，砂桶的总质量(包括桶以及桶内砂子质量)记为m，小车的总质量(包括小车、盒子及盒内砂子质量)记为m.图114(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些砂子，装入砂桶中，称量并记录砂桶的总重力mg，将该力视为合外力f，对应的加速度a则从打下的纸带上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，桶内的砂子取自小车中，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af图线斜率的物理意义是_你认为把砂桶的总重力mg当做合外力f是否合理？答：_.(填“合理”或“不合理”); 本次实验中，是否应该满足mm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：保持桶内砂子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些砂子，验证加速度与质量的关系本次实验中，桶内的砂子总质量不变，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为纵轴，应该以_的倒数为横轴解析：(1)将车内的砂子转移到桶中，就保证了mm不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，a，可见af图象斜率的物理意义是.系统的合外力就等于所悬挂砂桶的重力mg，不必满足mm这样的条件(2)向小车内添加或去掉部分砂子，是改变系统的总质量mm，而系统的合外力仍等于所悬挂砂桶的重力mg，保证了合外力不变所以用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，应该以mm倒数为横轴答案：(1)合理否，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)mmc组难点突破52014山东省烟台莱州一中阶段测试某探究性学习小组欲探究光滑斜面上物体的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关实验室提供如下器材：a表面光滑的长木板(长度为l)，b小车，c质量为m的钩码若干个，d方木块(备用于垫木板)，e米尺，f秒表.质量时间次数mmmm2m11.421.411.4221.401.421.3931.411.381.42实验过程：第一步，在保持斜面倾角不变时，探究加速度与质量的关系实验中，通过向小车放入钩码来改变物体质量，只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用时间t，就可以由公式a_求出a.某同学记录了数据如上表所示：根据以上信息，我们发现，在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间_(填“改变”或“不改变”)，经过分析得出加速度与质量的关系为_第二步，在物体质量不变时，探究加速度与倾角的关系实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板的倾角，由于没有量角器，因此通过测量出木板顶端到水平面高度h，求出倾角的正弦值sin.某同学记录了高度和加速度的对应值，并在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图如图115，请根据他所作的图线求出当地的重力加速度g_m/s2.进一步分析可知，光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为_图115答案：不改变斜面倾角一定时，加速度与物体质量无关10agsin名师心得拱手相赠教学积累资源共享测定动摩擦因数的三种方法1将动摩擦因数的测量转化为加速度的测量当物体在水平面或斜面上做匀变速直线运动时，若能测出物体的加速度，则根据物体的受力情况和牛顿第二定律就可求出动摩擦因数【例1】2012江苏高考为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图31所示的装置进行实验实验中，当木块a位于水平桌面上的o点时，重物b刚好接触地面将a拉到p点，待b稳定后静止释放，a最终滑到q点分别测量op、oq的长度h和s.改变h，重复上述实验，分别记录几组实验数据图31(1)实验开始时，发现a释放后会撞到滑轮请提出两个解决方法_，_.(2)请根据表中的实验数据作出sh关系的图象.h/cm20.030.040.050.060.0s/cm19.528.539.048.056.5图32(3)实验测得a、b的质量分别为m0.40 kg、m0.50 kg.根据sh图象可计算出a木块与桌面间的动摩擦因数_.(结果保留一位有效数字)(4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致的测量结果_(选填“偏大”或“偏小”)解析：(1)为使a不撞到滑轮，应设法减小b落地瞬间a的速度，因而可以减小b的质量；增加细线的长度或增大a的质量；降低b的起始高度(2)如图33图33(3)木块由p至o过程，对a、b由牛顿第二定律得：mgmg(mm)a1又v22a1h木块由o至q过程，对a由牛顿第二定律得：mgma2又：v22a2s解得：由图象得：1解得：0.4(4)考虑到滑轮的摩擦力作用，实验中要克服滑轮的摩擦力做功，造成实验结果偏大答案：(1)减小b的质量；增加细线的长度(或增大a的质量；降低b的起始高度)(2)见解析图(3)0.4(4)偏大2将动摩擦因数的测量转化为角度的测量图34如图34所示，小滑块从斜面顶点a由静止滑至水平部分c点停止已知斜面高为h，滑块运动的整个水平距离为x，设滑块在b处无机械能损失，斜面和水平面与小滑块间的动摩擦因数相同，则由动能定理得mghmgcosx1mgx20，即mghmgx0，解得tan.从计算结果可以看出，只要测出角，就可以计算出动摩擦因数图35【例2】在测定动摩擦因数的实验中，器材是各部分材质相同的木质轨道(如图35所示，其倾斜部分与水平部分平滑连接，水平部分足够长)、小铁块、两个图钉、细线、量角器完成下列实验步骤：(1)使小铁块从轨道上a点由静止滑下，记下小铁块在水平轨道上_时的位置b；(2)用图钉把细线_；(3)用量角器测量_；(4)小铁块与轨道间的动摩擦因数表示为_解析：(1)使小铁块从轨道上a点由静止滑下，记下小铁块在水平轨道上静止时的位置b；(2)用图钉把细线拉紧固定在a、b两点间；(3)用量角器测量细线与水平轨道间的夹角；(4)小铁块与轨道间的动摩擦因数表示为tan.答案：见解析3将研究运动物体转化为研究静止物体当两个物体间存在相对滑动，且一个物体处于静止或匀速直线运动状态，则可应用平衡条件求出摩擦力的大小和正压力的大小，从而求出动摩擦因数常规方法是研究匀速直线运动的物体，但匀速直线运动的实现比较困难若转化为研究静止的物体，则实验效果要好得多【例3】2013长沙模拟(1)在一次课外探究活动中，某同学用如图36甲所示的装置测量放在水平光滑桌面上的铁块a与长金属板b间的动摩擦因数，已测出铁块a的质量为1 kg，金属板b的质量为0.5 kg.用水平力f向左拉金属板b，使其向左运