2024-2025學(xué)年高考物理必考實(shí)驗(yàn)專題突破四驗(yàn)證牛頓第二定律含解析

PAGE2025年高考物理必考試驗(yàn)四：驗(yàn)證牛頓其次定律1.試驗(yàn)原理(1)保持質(zhì)量不變,探究加速度與合力的關(guān)系。(2)保持合力不變,探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。(3)作出a-F圖象和a-1m2.試驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、砝碼、夾子、細(xì)繩、溝通電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺。3.試驗(yàn)步驟(1)測量:用天平測量小盤和砝碼的質(zhì)量m',小車的質(zhì)量m。(2)安裝:依據(jù)如圖所示的裝置把試驗(yàn)器材安裝好,但是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(不給小車牽引力)。(3)平衡摩擦力:在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊,使小車能勻速下滑。(4)操作:①小盤通過細(xì)繩繞過定滑輪系在小車上,先接通電源,后放開小車,打點(diǎn)結(jié)束后先斷開電源,再取下紙帶。②保持小車的質(zhì)量m不變,變更小盤和砝碼的質(zhì)量m',重復(fù)步驟①。③在每條紙帶上選取一段比較志向的部分,測加速度a。④描點(diǎn)作圖,以m'g作為拉力F,作出a-F圖象。⑤保持小盤和砝碼的質(zhì)量m'不變,變更小車質(zhì)量m,重復(fù)步驟①和③,作出a-1m4.數(shù)據(jù)分析(1)利用Δx=aT2及逐差法求a。(2)以a為縱坐標(biāo),F為橫坐標(biāo),依據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn),假如這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上,說明a與F成正比。(3)以a為縱坐標(biāo),1m為橫坐標(biāo),描點(diǎn)、連線,假如該線為過原點(diǎn)的直線,就能判定a與m5.留意事項(xiàng)(1)平衡摩擦力:適當(dāng)墊高木板的右端,使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車和紙帶受到的阻力。在平衡摩擦力時(shí),不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上,讓小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶勻速運(yùn)動(dòng)。(2)不重復(fù)平衡摩擦力。(3)試驗(yàn)條件:m?m'。(4)“一先一后一按”:變更拉力或小車質(zhì)量后,每次起先時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,后釋放小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車?！咀钚赂呖颊骖}解析】1.（2024年北京卷）在“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)中，做如下探究：（1）為猜想加速度與質(zhì)量的關(guān)系，可利用圖1所示裝置進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。兩小車放在水平板上，前端通過鉤碼牽引，后端各系一條細(xì)線，用板擦把兩條細(xì)線按在桌上，使小車靜止。抬起板擦，小車同時(shí)運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后按下板擦，小車同時(shí)停下。對(duì)比兩小車的位移，可知加速度與質(zhì)量大致成反比。關(guān)于試驗(yàn)條件，下列正確的是：________(選填選項(xiàng)前的字母)。A.小車質(zhì)量相同，鉤碼質(zhì)量不同B.小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量相同C.小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量不同（2）某同學(xué)為了定量驗(yàn)證(1)中得到的初步關(guān)系，設(shè)計(jì)試驗(yàn)并得到小車加速度與質(zhì)量的7組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如下表所示。在圖2所示的坐標(biāo)紙上已經(jīng)描好了6組數(shù)據(jù)點(diǎn)，請(qǐng)將余下的一組數(shù)據(jù)描在坐標(biāo)紙上，并作出圖像______。次數(shù)12345670.620.560.480.400.320.240.150.250.290330.400.500.71100（3）在探究加速度與力的關(guān)系試驗(yàn)之前，須要思索如何測“力”。請(qǐng)?jiān)趫D3中畫出小車受力的示意圖。為了簡化“力”的測量，下列說法正確的是：__________（選填選項(xiàng)前的字母）。A．使小車沿傾角合適的斜面運(yùn)動(dòng)，小車受力可等效為只受繩的拉力B．若斜面傾角過大，小車所受合力將小于繩的拉力C．無論小車運(yùn)動(dòng)的加速度多大，砂和桶的重力都等于繩的拉力D．讓小車的運(yùn)動(dòng)趨近于勻速運(yùn)動(dòng)，砂和桶的重力才近似等于繩的拉力【答案】(1).B(2).(3).A【解析】【詳解】（1）[1]為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，必需限制小車所受拉力相同，而讓小車的質(zhì)量不同，所以鉤碼質(zhì)量相同，故B正確。（2）[2]數(shù)據(jù)描點(diǎn)和圖像如圖所示（3）[3]A．使小車沿傾角合適的斜面運(yùn)動(dòng)，小車所受重力沿斜面的分力剛好等于小車所受的摩擦力，則小車受力可等效為只受繩的拉力，故A正確；B．若斜面傾角過大，重力沿斜面的分力大于摩擦力，小車所受合力將大于繩的拉力，不利于簡化“力”的測量，故B錯(cuò)誤；C．由牛頓其次定律可知，無論小車運(yùn)動(dòng)的加速度多大，砂和桶的重力都大于繩的拉力，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和桶的質(zhì)量時(shí)，砂和桶的重力近似等于繩的拉力，故D錯(cuò)誤。故選A。2.（2024年浙江卷）做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)時(shí)，圖甲是教材中的試驗(yàn)方案；圖乙是拓展方案，其試驗(yàn)操作步驟如下：（?。焐贤斜P和砝碼，變更木板傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；（ⅱ）取下托盤和砝碼，測出其總質(zhì)量為m，讓小車沿木板下滑，測出加速度a；（ⅲ）變更砝碼質(zhì)量和木板傾角，多次測量，通過作圖可得到的關(guān)系。①試驗(yàn)獲得如圖所示的紙帶，計(jì)數(shù)點(diǎn)a、b、c、d、e、f間均有四個(gè)點(diǎn)未畫出，則在打d點(diǎn)時(shí)小車的速度大小_____（保留兩位有效數(shù)字）；②須要滿意條件的方案是_____（選填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作圖象時(shí)，把作為F值的是_____（選填“甲”、“乙”或“甲和乙”）?！敬鸢浮?1).0.18～0.19(2).甲(3).甲和乙【解析】【詳解】①[1]．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期由勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得，在打d點(diǎn)時(shí)小車的速度②[2][3]．在圖甲的試驗(yàn)方案中，由托盤和砝碼的重力供應(yīng)拉力，讓小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓其次定律可得則則繩子對(duì)小車的拉力當(dāng)時(shí)，繩子拉力近似等于托盤和砝碼的重力。故甲須要滿意。在圖乙試驗(yàn)方案中，掛上托盤和砝碼，小車勻速下滑，設(shè)斜面的傾斜角為，斜面和紙帶對(duì)小車的摩擦力或阻力總和為f，則有取下托盤和砝碼，小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓其次定律可得即故乙方案中，不須要滿意。在甲乙方案中，均用托盤和砝碼的重力mg作為小車勻加速的直線運(yùn)動(dòng)的合力及F。【典例1】(多選)在用試驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí),下列關(guān)于試驗(yàn)的思路和數(shù)據(jù)分析中,正確的是()。A.試驗(yàn)的基本思路之一是保持物體質(zhì)量不變,測量物體在不同力作用下的加速度,分析加速度與力的關(guān)系B.試驗(yàn)的基本思路之一是保持物體所受力相同,測量質(zhì)量不同的物體在該力作用下的加速度,分析加速度和質(zhì)量的關(guān)系C.處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),以a為縱坐標(biāo),F為橫坐標(biāo),依據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),若這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上,說明a與F成正比D.在處理數(shù)據(jù)時(shí),以a為縱坐標(biāo),M為橫坐標(biāo),依據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),若這些點(diǎn)不在一條過原點(diǎn)的直線上,說明a與M成反比【解析】本試驗(yàn)是利用限制變量法得到a、F、M三者的關(guān)系,A、B、C三項(xiàng)符合試驗(yàn)的思路和處理數(shù)據(jù)的要求;在a-M圖象中的點(diǎn),不是一條過原點(diǎn)的直線,不能說明a與M成反比,故D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼BC【針對(duì)訓(xùn)練1】某試驗(yàn)小組利用圖示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。(1)(多選)下列做法正確的是(填字母代號(hào))。

A.調(diào)整滑輪的高度,使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行B.調(diào)整木板傾斜度,平衡小車受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí),將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在小車上C.試驗(yàn)時(shí),先放開小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D.通過增減小車上的砝碼變更質(zhì)量時(shí),不須要重新調(diào)整木板的傾斜度(2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力,應(yīng)滿意的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量m(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”)小車和小車上砝碼的總質(zhì)量M。

(3)小明和小紅在同一試驗(yàn)室,各取一套圖示的裝置放在水平桌面上,小車上均不放砝碼,在沒有平衡摩擦力的狀況下,探討加速度a與拉力F的關(guān)系,分別得到圖中甲、乙兩條直線。設(shè)小明和小紅用的小車質(zhì)量分別為m甲、m乙,小明和小紅用的小車與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙,由圖可知,m甲m乙,μ甲μ乙。(選填“大于”“小于”或“等于”)

【解析】(1)試驗(yàn)中細(xì)繩要與長木板保持平行,A項(xiàng)正確;平衡摩擦力時(shí)不能將裝有砝碼的砝碼桶通過細(xì)繩繞過滑輪拴在小車上,B項(xiàng)錯(cuò)誤;試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源再放開小車,C項(xiàng)錯(cuò)誤;平衡摩擦力后,變更小車上的砝碼的質(zhì)量后不再須要重新平衡摩擦力,D項(xiàng)正確。(2)由整體法和隔離法得到繩的拉力F=Ma=MmgM+m=11+mMmg,可見,當(dāng)砝碼桶和桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和小車上砝碼的總質(zhì)量(3)不平衡摩擦力,則F-μmg=ma,a=Fm-μg,圖線斜率大的小車的質(zhì)量小,縱軸截距肯定值大的動(dòng)摩擦因數(shù)大,因此m甲<m乙,μ甲>μ乙【答案】(1)AD(2)遠(yuǎn)小于(3)小于大于【典例2】如圖所示是某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)已接通電源剛要釋放紙帶時(shí)的狀況,請(qǐng)你改正該同學(xué)的5個(gè)差錯(cuò):(1)電源;

(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置;

(3)滑輪位置;

(4)小車位置;

(5)長木板。

【解析】探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接溝通電源,且要固定在長木板無滑輪的一端,即應(yīng)靠右端;釋放紙帶時(shí)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;連接小車的細(xì)線應(yīng)保持與長木板平行,故應(yīng)調(diào)整滑輪位置使拉線水平;試驗(yàn)時(shí)應(yīng)平衡摩擦力,使小車所受重力沿斜面方向的分力與小車所受摩擦力平衡,故應(yīng)墊高長木板右端以平衡摩擦力?！敬鸢浮?1)應(yīng)用溝通電源(2)應(yīng)靠右端(3)應(yīng)使拉線與長木板平行(4)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(5)應(yīng)墊高右端平衡摩擦力【針對(duì)訓(xùn)練2】“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置如圖甲所示,回答下列問題。甲(1)試驗(yàn)中打出了一條紙帶。紙帶上A、B、C、D、E、F、G這些點(diǎn)的間距如圖乙中所示,其中每相鄰兩點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出,依據(jù)測量結(jié)果計(jì)算:打C點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小為m/s;紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度大小為m/s2。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

乙丙(2)某次利用上述已調(diào)整好的裝置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),保持鉤碼總個(gè)數(shù)不變,小車自身的質(zhì)量為M且保持不變,在小車上加不同質(zhì)量m的鉤碼,并測出小車中不同鉤碼質(zhì)量所對(duì)應(yīng)的加速度a,以m為橫坐標(biāo),1a為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上作出如圖丙所示的1a-m關(guān)系圖線,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了牛頓其次定律。假如圖中縱軸上的截距為b,直線的斜率為k,則小車受到的拉力大小為,小車的質(zhì)量為【解析】(1)因紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.10s,設(shè)s1=9.50cm,s2=11.00cm,s3=12.55cm,s4=14.00cm,s5=15.50cm,s6=17.05cm,則打C點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小vC=s2+sa=(s4+s5+(2)當(dāng)小車上的砝碼質(zhì)量為零時(shí),小車加速度a0=1b,設(shè)小車的質(zhì)量為M,則小車此時(shí)受到的拉力F=Ma0=Mb;圖中直線的函數(shù)關(guān)系式為1a=km+b,依據(jù)牛頓其次定律有F=(m+M)a,變式得1a=1Fm+MF,聯(lián)立可得【答案】(1)1.181.50(2)1k【典例3】圖甲為驗(yàn)證牛頓其次定律的試驗(yàn)裝置示意圖,圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的頻率為50Hz。某小組同學(xué)保持木塊質(zhì)量M不變,探究加速度a與合力F的關(guān)系。某次試驗(yàn)的紙帶如圖乙所示,每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則打下B點(diǎn)時(shí)木塊的速度v=m/s,木塊的加速度a=m/s2。但該組同學(xué)由于疏忽沒有平衡摩擦力f(帶滑輪的長木板水平),得到a-F圖象如圖丙所示。則木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,圖象后段出現(xiàn)彎曲的緣由是。(g=10m/s2,結(jié)果保留2位小數(shù))

【解析】依題意知紙帶相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.1s,由公式v=xAB+xBC2T得v≈0.44m/s;由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律及逐差法Δx=aT2得a≈0.42m/s2;依據(jù)圖象和牛頓其次定律公式可得【答案】0.440.420.10不再滿意砝碼桶和砝碼的總質(zhì)量m?M【針對(duì)訓(xùn)練3】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中,某小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的試驗(yàn)裝置。圖中上下兩層水平軌道表面光滑,兩小車前端系上細(xì)線,細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤,兩小車尾部細(xì)線連到限制裝置上,試驗(yàn)時(shí)通過限制裝置使兩小車同時(shí)起先運(yùn)動(dòng),然后同時(shí)停止。(1)在安裝試驗(yàn)裝置時(shí),應(yīng)調(diào)整滑輪的高度,使;在試驗(yàn)時(shí),為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量小車的質(zhì)量(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“等于”)。

(2)本試驗(yàn)通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小,能這樣比較,是因?yàn)?/p>

。

(3)試驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)如下表所示:小車Ⅰ、Ⅱ的質(zhì)量約為200g。試驗(yàn)次數(shù)小車?yán)/N位移x/cm1Ⅰ0.1Ⅱ0.246.512Ⅰ0.229.04Ⅱ0.343.63(續(xù)表)試驗(yàn)次數(shù)小車?yán)/N位移x/cm3Ⅰ0.341.16Ⅱ0.444.804Ⅰ0.436.43Ⅱ0.545.56在第1次試驗(yàn)中小車Ⅰ從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的位移如圖乙所示,請(qǐng)將測量結(jié)果填到表中空格處。通過分析,可知表中第次試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在明顯錯(cuò)誤,應(yīng)舍棄。

【解析】(1)拉小車的水平細(xì)線要與軌道平行;只有砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,才能認(rèn)為砝碼盤和砝碼的總重力等于細(xì)線拉小車的力。(2)對(duì)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),時(shí)間相同時(shí),依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x=12at2,得a1a(3)刻度尺的最小刻度是1mm,要估讀到毫米的下一位,讀數(shù)為23.80cm-0.50cm=23.30cm。第3次試驗(yàn)中小車Ⅰ、Ⅱ的拉力之比明顯小于它們的位移之比,故第3次試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在明顯錯(cuò)誤?！敬鸢浮?1)細(xì)線與軌道平行(或水平)遠(yuǎn)小于(2)兩小車從靜止起先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),且兩小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等(3)23.30(23.28~23.32均對(duì))3【典例4】某試驗(yàn)小組利用如圖甲所示的試驗(yàn)裝置測量小滑車和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。主要試驗(yàn)步驟如下:①將帶滑輪的長木板固定在水平桌面上,按圖連接試驗(yàn)裝置,小滑車置于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器旁邊,牽引端只掛一個(gè)鉤碼。②接通電源,由靜止釋放小滑車,小滑車運(yùn)動(dòng)至木板左端旁邊時(shí)制動(dòng)小滑車,關(guān)閉電源,取下紙帶,計(jì)算加速度a1。③依次從小滑車上取下第一個(gè)、其次個(gè)、第三個(gè)……鉤碼掛在牽引端,重復(fù)步驟②,分別計(jì)算加速度a2、a3、a4、…。④在a-m坐標(biāo)系中描點(diǎn),用直線擬合,計(jì)算動(dòng)摩擦因數(shù)(m為牽引端鉤碼總質(zhì)量)。請(qǐng)回答下列問題:(1)關(guān)于試驗(yàn)原理及操作,下列說法正確的是。

A.試驗(yàn)中必需平衡摩擦力B.滑輪與小滑車間的細(xì)繩應(yīng)與木板平行C.必需保證牽引端鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小滑車和車上鉤碼的總質(zhì)量D.還須要測得小滑車的質(zhì)量(2)某條紙帶測量數(shù)據(jù)如圖乙所示,A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為AB=4.22cm、BC=4.65cm、CD=5.08cm、DE=5.49cm、EF=5.91cm、FG=6.34cm。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)際工作頻率為50Hz,則小滑車的加速度值a=m/s2。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

乙(3)測得a-m圖線在a軸上的截距為b,已知重力加速度為g,則小滑車與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式為。

【解析】(1)此試驗(yàn)測量小滑車和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不須要平衡摩擦力,所以A項(xiàng)錯(cuò)誤;因用鉤碼的重力當(dāng)拉力,所以滑輪與小滑車間的細(xì)繩應(yīng)與木板平行,不平行則是拉力的分力,所以B項(xiàng)正確;題中鉤碼和小滑車總質(zhì)量不變,加速度為兩者共有,不用滿意C項(xiàng)條件,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤;用圖象法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù),不用測得小滑車的質(zhì)量,所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)因紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.10s,設(shè)s1=4.22cm,s2=4.65cm,s3=5.08cm,s4=5.49cm,s5=5.91cm,s6=6.34cm,則a=(s4+s5(3)由牛頓其次定律得mg-μ(M-m)g=Ma,得a=(1+所以b=-μg有μ=-bg【答案】(1)B(2)0.42(3)μ=-b【針對(duì)訓(xùn)練4】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖甲所示的裝置用來測定滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),其中A為滑塊,質(zhì)量為M,B和C是質(zhì)量可調(diào)的砝碼,不計(jì)繩和滑輪的質(zhì)量及它們之間的摩擦,裝置水平放置。試驗(yàn)中該同學(xué)在砝碼總質(zhì)量(m+m'=m0)保持不變的條件下,變更m和m'的大小,測出不同m下系統(tǒng)的加速度,然后通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析就可求出滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(1)該同學(xué)手中有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、質(zhì)量已知且可隨意組合的砝碼若干、滑塊、一端帶有定滑輪的長木板、細(xì)線,為了完成本試驗(yàn),得到所要測量的物理量,還應(yīng)有。

A.秒表B.毫米刻度尺C.天平 D.溝通電源(2)試驗(yàn)中,該同學(xué)得到一條較為志向的紙帶,如圖乙所示,從清楚的O點(diǎn)起先,每隔4個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn)(中間4個(gè)點(diǎn)沒畫出),分別記為A、B、C、D、E、F,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為OA=1.61cm,OB=4.02cm,OC=7.26cm,OD=11.30cm,OE=16.14cm,OF=21.80cm,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz,則由此紙帶可得到打E點(diǎn)時(shí)滑塊的速度v=m/s,此次試驗(yàn)滑塊的加速度a=m/s2。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(3)在試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中,該同學(xué)以m為橫軸,以系統(tǒng)的加速度a為縱軸,繪制了如圖丙所示的試驗(yàn)圖線,結(jié)合本試驗(yàn)可知滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=。(g取10m/s2)

【解析】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通過打點(diǎn)即可知道時(shí)間,故不須要秒表,A項(xiàng)錯(cuò)誤;試驗(yàn)須要測量兩點(diǎn)之間的距離,故須要毫米刻度尺,B項(xiàng)正確;本試驗(yàn)中可以不測滑塊的質(zhì)量,而且砝碼的質(zhì)量已知,故天平可以不選,C項(xiàng)錯(cuò)誤;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要用到溝通電源,故D項(xiàng)正確。(2)每隔4個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s,故由平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得vE=DF2T≈0由Δx=aT2可得a=xCF-x(3)對(duì)A、B、C系統(tǒng)應(yīng)用牛頓其次定律可得a=mg-μ(所以a-m圖象中,縱軸的截距為-μg,故-μg=-3m/s2,解得μ=0.3。【答案】(1)BD(2)0.530.81(3)0.3【典例5】某物理課外小組利用圖甲中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中,置于試驗(yàn)臺(tái)上的長木板水平