2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第4講 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律學(xué)案

1、第4講實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律微知識(shí)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律。2驗(yàn)證牛頓第二定律。3掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法。微知識(shí)2 實(shí)驗(yàn)原理探究加速度a與力F及質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，應(yīng)用的基本方法是控制變量法，即先控制一個(gè)參量如小車的質(zhì)量m不變，討論加速度a與力F的關(guān)系，再控制小桶和砂的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車質(zhì)量m，討論加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系。微知識(shí)3 實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶，復(fù)寫(xiě)紙，小車，一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板，小桶，砂，夾子，細(xì)繩，低壓交流電源，導(dǎo)線，天平(帶有一套砝碼)，刻度尺。微知識(shí)4 實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)1用天平測(cè)出小車和砝碼的總質(zhì)量M，把數(shù)值記錄下來(lái)。2按圖所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好

2、，只是不把懸掛小桶的細(xì)繩系在車上，即不給小車加牽引力。3平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板。反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車在斜面上可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這時(shí)，小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力沿斜面向下的分力平衡。4把細(xì)繩系在小車上并繞過(guò)滑輪懸掛小桶，先接通電源再放開(kāi)小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，打完點(diǎn)后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼。5保持小車和砝碼的質(zhì)量不變，在小桶里放入適量的砂，使小桶和砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，把小桶和砂的總質(zhì)量m記錄下來(lái)，重復(fù)步驟4。在小桶內(nèi)再放入適量砂，記錄下小桶和砂的總質(zhì)量m，再重復(fù)步驟4。6重復(fù)

3、步驟5三次，得到三條紙帶。7在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值。8用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力F，作用力的大小F等于小桶和砂的總重力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)是在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，便證明了加速度與作用力成正比。9保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)。如果這些點(diǎn)是在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，就證明了加速度與質(zhì)量成反比。微知識(shí)5 注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)中一定要平衡摩擦力以減小實(shí)驗(yàn)誤差。2在實(shí)驗(yàn)中一定要注意

4、使砂和小砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量。3改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(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，再放開(kāi)小車，且在小車到達(dá)定滑輪前按住小車。4各紙帶的加速度，都應(yīng)是該紙帶的平均加速度。5作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線的兩側(cè)。微知識(shí)6 誤差分析1因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起誤差。以小車、小桶和砂整體為研究對(duì)象得mg(Mm)a；以小車為研究對(duì)象得FMa；求得Fmgmgmg。本實(shí)驗(yàn)用小桶和砂的總重力mg代替小車受的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小桶和砂的總重力。小桶和砂的總質(zhì)量比小車的質(zhì)量小的越多，由此引起的誤差就越小。因此，滿

5、足小桶和砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量的目的就是減小因?qū)嶒?yàn)原理不完善而引起的誤差。2摩擦力平衡不準(zhǔn)確造成誤差。在平衡摩擦力時(shí)，除了不掛小桶外，其他的均與正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶、接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，勻速運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各相鄰兩點(diǎn)間的距離相等。3質(zhì)量的測(cè)量誤差、紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量誤差、細(xì)繩或紙帶不與木板平行等都會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差。一、思維辨析(判斷正誤，正確的畫(huà)“”，錯(cuò)誤的畫(huà)“”。)1平衡摩擦力時(shí)要掛上小桶，但桶內(nèi)不能裝砂。()2用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，若質(zhì)量一定時(shí)，畫(huà)出aF圖象；若合外力一定時(shí)，畫(huà)出a圖象。()3當(dāng)以小桶和砂的重力替代小車的合外力時(shí)，必須保證小桶和砂的質(zhì)

6、量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。()二、對(duì)點(diǎn)微練1(實(shí)驗(yàn)原理和操作)關(guān)于“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證“作用力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，以下做法正確的是()A平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將裝砂的小桶用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上B每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車，再接通電源D可以利用天平測(cè)出砂桶和砂質(zhì)量m和小車質(zhì)量M，直接用公式a求出加速度解析平衡摩擦力時(shí)，使小車的重力沿斜面向下的分力與小車運(yùn)動(dòng)所受摩擦力平衡，所以不能將小桶系在小車上，A項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡摩擦力后，小車和板間的動(dòng)摩擦因數(shù)tan，與小車的質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力，B項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電

7、源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再放開(kāi)小車，C項(xiàng)錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證作用力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比，不能直接用公式a求加速度，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B2(數(shù)據(jù)處理)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得的加速度a和F的關(guān)系數(shù)據(jù)記錄如表一，測(cè)得的加速度a和的關(guān)系數(shù)據(jù)記錄如表二。表一a/(ms2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00表二a/(ms2)2.042.663.233.98/kg10.500.670.801.00(1)在下圖的坐標(biāo)紙中，由表一、表二數(shù)據(jù)用描點(diǎn)法作出aF圖象、a圖象。(2)由圖象可得加速度與力是什么關(guān)系？加速度與質(zhì)量是什么關(guān)系？(3)表一中物體的質(zhì)量M為多

8、少？表二中產(chǎn)生加速度的力為多大？解析本題主要考查用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。(1)建立坐標(biāo)系，確定標(biāo)度，描點(diǎn)畫(huà)圖線，得出aF圖象和a圖象分別如圖甲、乙所示。(2)由圖象可知加速度與力成正比關(guān)系，由圖象可知加速度與質(zhì)量成反比關(guān)系。(3)M kg0.50 kg，F(xiàn) N4.02 N。答案(1)如解析圖甲、乙(2)正比關(guān)系反比關(guān)系(3)0.50 kg4.02 N見(jiàn)學(xué)生用書(shū)P048微考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理和誤差分析核|心|微|講 “驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”實(shí)驗(yàn)得到的理想aF圖象應(yīng)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，但由于實(shí)驗(yàn)誤差影響，常出現(xiàn)如圖所示的三種情況(說(shuō)明見(jiàn)下表)。圖線特征產(chǎn)生原因圖線的上部彎曲當(dāng)小車受力F較大時(shí)，

9、不滿足“砂桶和砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量”的條件圖線與a軸有截距平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大，F(xiàn)0(即不掛砂桶)時(shí)木塊就具有了加速度圖線與F軸有截距平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過(guò)小，或未平衡摩擦力。只有當(dāng)F增加到一定值，小車才獲得加速度典|例|微|探【例1】用如圖甲所示裝置做“探究物體的加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車的質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車后端拖動(dòng)的紙帶測(cè)出小車運(yùn)動(dòng)的加速度。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊塊的左右位置，直到小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是_。(2)圖乙為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出了

10、連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡沒(méi)有標(biāo)出，測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)之間的距離，如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50 Hz的交流電源兩端，則此次實(shí)驗(yàn)中小車運(yùn)動(dòng)的加速度的測(cè)量值a_m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)改變所掛鉤碼的質(zhì)量，分別測(cè)量小車在不同外力作用下的加速度。根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)畫(huà)出aF關(guān)系圖象，如圖丙所示。此圖象的AB段明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要原因可能是_。(填選項(xiàng)字母)A小車與平面軌道之間存在摩擦B平面軌道傾斜角度過(guò)大C所掛鉤碼的總質(zhì)量過(guò)大D所用小車的質(zhì)量過(guò)大【解題導(dǎo)思】(1)在驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，小車的加速度與合外力成正比的實(shí)驗(yàn)中如何得到

11、小車受到的合外力和加速度？答：以鉤碼的重力表示小車受到的合外力，由打點(diǎn)的紙帶求得小車的加速度。(2)當(dāng)鉤碼的質(zhì)量不能滿足遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)，鉤碼的重力還能表示小車受到的合外力嗎？答：不能，此時(shí)加速度較大，鉤碼的重力比繩的拉力大得較多。 解析(1)使平面軌道的右端墊起，讓小車重力沿斜面方向的分力與它受到的摩擦阻力平衡，才能認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中小車受的合外力就是鉤碼的重力，所以這樣做的目的是平衡小車運(yùn)動(dòng)中所受的摩擦阻力。(2)由逐差法可知a m/s21.0 m/s2。(3)在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩的張力F就是鉤碼的重力mg，實(shí)際上，細(xì)繩張力FMa，mgFma，即Fmg，amgF，所以當(dāng)細(xì)繩的張力F變大時(shí)，m必定變

12、大，必定減小。當(dāng)Mm時(shí)，aF圖象為直線，當(dāng)不滿足Mm時(shí)，便有aF圖象的斜率逐漸變小，選項(xiàng)C正確。答案(1)平衡小車運(yùn)動(dòng)中所受的摩擦阻力(2)1.0(3)C題|組|微|練1.在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶上打的點(diǎn)計(jì)算出。(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足_時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力。(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)。為了比較容易地得到加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)

13、該作a與_的圖象。(3)如圖所示為甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的aF圖象，此圖象說(shuō)明實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題是_。(4)乙、丙兩同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫(huà)出了各自得到的aF圖象如圖所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同？_。解析(1)只有M與m滿足Mm時(shí)，才能使繩對(duì)小車的拉力近似等于盤及盤中砝碼的重力。(2)由于a，所以a圖象應(yīng)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，所以數(shù)據(jù)處理時(shí)，常作出a與的圖象。(3)沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠。(4)小車及車上的砝碼的總質(zhì)量不同時(shí)，aF圖象的斜率也就不同。答案(1)Mm(2)(3)沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠(4)小車及車上砝碼的總質(zhì)量2某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置探究加速度與力

14、、質(zhì)量的關(guān)系。(1)(多選)下列做法正確的是_。(填選項(xiàng)字母)A調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行B在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通過(guò)定滑輪拴在木塊上C實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D通過(guò)增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度(2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量_(填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”)木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量。(3)甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套如圖所示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒(méi)有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a

15、與拉力F的關(guān)系，分別得到圖中甲、乙兩條直線。設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為甲、乙，由圖可知，m甲_m乙，甲_乙。(均填“大于”“小于”或“等于”)解析(1)實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩要與長(zhǎng)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(guò)細(xì)繩繞過(guò)滑輪拴在木塊上，這樣無(wú)法平衡摩擦力，B項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再放開(kāi)木塊，C項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡摩擦力后，通過(guò)增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)不需要重新平衡摩擦力，D項(xiàng)正確。(2)由整體法和隔離法得到繩的拉力FMaM，可見(jiàn)當(dāng)砝碼桶和桶內(nèi)砝碼的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于木塊和木塊上砝碼的質(zhì)量M時(shí)，F(xiàn)MaMmg。(3)沒(méi)有平衡

16、摩擦力，則Fmgma，得ag，圖象的斜率大的質(zhì)量小，縱軸截距絕對(duì)值大的動(dòng)摩擦因數(shù)大，因此m甲乙。答案(1)AD(2)遠(yuǎn)小于(3)小于大于微考點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)的遷移、拓展和創(chuàng)新核|心|微|講本實(shí)驗(yàn)中可以用氣墊導(dǎo)軌來(lái)代替長(zhǎng)木板，這樣就省去了平衡摩擦力的麻煩，小車的加速度也可以利用傳感器來(lái)測(cè)量，借助于計(jì)算機(jī)來(lái)處理。典|例|微|探【例2】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，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010 kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)將5個(gè)鉤

17、碼全部放入小車中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。(2)將n(依次取n1,2,3,4,5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余Nn個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)間t相對(duì)于其起始位置的位移s，繪制st圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。(3)對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表。n2時(shí)的st圖象如圖乙所示；由圖乙求出此時(shí)小車的加速度(保留兩位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表。n12345a/(ms2)0.200.580.781.00(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖丙中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出an圖象。從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物

18、體的加速度與其所受的合外力成正比。(5)利用an圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為_(kāi) kg。(保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g取9.8 ms2)(6)(多選)若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟(1)，下列說(shuō)法正確的是_。(填選項(xiàng)字母)Aan圖線不再是直線Ban圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn)Can圖線仍是直線，但該直線的斜率變大【解題導(dǎo)思】此實(shí)驗(yàn)與教材中實(shí)驗(yàn)對(duì)比，研究對(duì)象一樣嗎？答：不一樣，教材實(shí)驗(yàn)中研究對(duì)象是小車，此實(shí)驗(yàn)中的研究對(duì)象是小車和鉤碼(包括懸掛的鉤碼)。 解析(3)實(shí)驗(yàn)中小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由于小車初速度為零，結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有sat2，結(jié)合圖乙得加速度a0.39 m/s2。(5)由(4

19、)知，當(dāng)物體質(zhì)量一定，加速度與合外力成正比，得加速度a與n成正比，即an圖象為過(guò)原點(diǎn)的直線。an圖線的斜率k0.196 m/s2，平衡摩擦力后，下端所掛鉤碼的總重力提供小車的加速度，nm0g(MNm0)a，解得an，則k，可得M0.45 kg。(6)若未平衡摩擦力，則下端所掛鉤碼的總重力與小車所受摩擦力的合力提供小車的加速度，即nm0gM(Nn)m0g(MNm0)a，解得ang，可見(jiàn)圖線截距不為零，其圖線仍是直線，圖線斜率相對(duì)平衡摩擦力時(shí)有所變大，B、C項(xiàng)正確。答案(3)0.39(0.370.40均可)(4)an圖線如圖(5)0.45(0.430.47均可)(6)BC題|組|微|練3某實(shí)驗(yàn)小組

20、利用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究合力一定時(shí)，物體的加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系。(1)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)可讀出遮光條通過(guò)光電門1、2的時(shí)間分別為t1、t2；用刻度尺測(cè)得兩個(gè)光電門中心之間的距離x，用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條寬度d。則滑塊經(jīng)過(guò)光電門1時(shí)的速度表達(dá)式v1_；經(jīng)過(guò)光電門2時(shí)的速度表達(dá)式v2_，滑塊加速度的表達(dá)式a_。(以上表達(dá)式均用已知字母表示)。如圖乙所示，若用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度，其讀數(shù)為_(kāi) mm。甲乙(2)(多選)為了保持滑塊所受的合力不變，可改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端高度h(見(jiàn)圖甲)。關(guān)于“改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右

21、端的高度h”的正確操作方法是_。(填選項(xiàng)字母)AM增大時(shí)，h增大，以保持二者乘積增大BM增大時(shí)，h減小，以保持二者乘積不變CM減小時(shí)，h增大，以保持二者乘積不變DM減小時(shí)，h減小，以保持二者乘積減小解析(1)根據(jù)極限思想，物體在極短時(shí)間內(nèi)的平均速度近似等于瞬時(shí)速度，可求得v1，v2，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式vv2ax可求得a；游標(biāo)卡尺主尺上讀出8 mm，游標(biāo)上第3刻度線與主尺對(duì)齊，30.05 mm，游標(biāo)卡尺讀數(shù)為8 mm30.05 mm8.15 mm。(2)FMgsinMg，要保持滑塊所受的合力不變，M增大時(shí)，h必須減??；M減小時(shí)，h必須增大，以保持二者乘積不變。故選項(xiàng)B、C正確。答案(1)8.15(2

22、)BC4某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了“探究加速度與合外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。已知小車的質(zhì)量為500克，g取10 m/s2，不計(jì)繩與滑輪間的摩擦。實(shí)驗(yàn)步驟如下：細(xì)繩一端系在小車上，另一端繞過(guò)定滑輪后掛一個(gè)小砝碼盤在盤中放入質(zhì)量為m的砝碼，用活動(dòng)支柱將木板固定有定滑輪的一端墊高，調(diào)整木板傾角，恰好使小車沿木板勻速下滑保持木板傾角不變，取下砝碼盤，將紙帶與小車相連，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源后，釋放小車取下紙帶后，計(jì)算小車加速度a；將砝碼的質(zhì)量m和對(duì)應(yīng)的小車加速度a記入下表改變盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234567m/kg0.020.040.050.060.070.

23、080.10a/(ms2)1.401.792.012.202.382.613.02(1)在坐標(biāo)紙上作出amg圖象，如圖所示，該圖象中直線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是_。(2)根據(jù)上述圖象能求解的物理量是_，其大小為_(kāi)。(3)你認(rèn)為本次實(shí)驗(yàn)中小車的質(zhì)量_(填“是”或“否”)需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量。解析(1)由圖象可知，amg圖象與縱軸相交，當(dāng)盤中砝碼質(zhì)量為零時(shí)，小車已經(jīng)具有加速度，說(shuō)明此時(shí)小車所受合力不為零，這是因?yàn)榍笮≤囁芎狭r(shí)，沒(méi)有考慮砝碼盤質(zhì)量造成的。(2)由amg圖象可知，砝碼重力為零時(shí)，小車加速度a1 m/s2，由此可知，砝碼盤的重力GMa0.5 N，砝碼盤質(zhì)量m0.05 kg。(3)砝碼質(zhì)

24、量為m，設(shè)斜面傾角為，小車質(zhì)量為M，小車勻速下滑，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得Mgsinmgf，當(dāng)取下砝碼盤后，小車重力沿斜面向下的分力Mgsin和摩擦力f不變，因此小車所受合外力為mg，由此可知，小車所受合外力是一恒定值，與車的質(zhì)量和砝碼質(zhì)量無(wú)關(guān)，實(shí)驗(yàn)不需要控制小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量。答案(1)沒(méi)有考慮砝碼盤的質(zhì)量(2)砝碼盤的質(zhì)量0.05 kg(3)否見(jiàn)學(xué)生用書(shū)P0511某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出紙帶的一部分如圖乙所示。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給

25、條件進(jìn)行推算。(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖乙中給出的物理量可以寫(xiě)出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為_(kāi)，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為_(kāi)，重物下落的加速度大小為_(kāi)。(2)已測(cè)得s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為_(kāi) Hz。解析(1)利用做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，可得打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)重物下落的速度vB；打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度vC。根據(jù)加速度的定義，重物下落的加速度大小為a(vCvB)f。(

26、2)根據(jù)題述，重物下落受到的阻力為0.01mg，由牛頓第二定律得，mg0.01mgma，解得a0.99g。由0.99g，解得f40 Hz。答案(1)(2)402某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來(lái)測(cè)定滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)，滑塊和托盤上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m，托盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m。實(shí)驗(yàn)中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度g取10 m/s2。(1)為測(cè)量滑塊的加速度a，需測(cè)出它在A、B間運(yùn)動(dòng)的_和_，計(jì)算a的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是_。(2)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得到a與m的關(guān)系為amg。他想

27、通過(guò)多次改變m，測(cè)出相應(yīng)的a值，并利用上式來(lái)計(jì)算。若要求a是m的一次函數(shù)，必須使上式中的_保持不變，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將從托盤中取出的砝碼置于_。解析(1)由xat2可知，a，故要測(cè)量滑塊的加速度a，需要測(cè)出它在A、B間運(yùn)動(dòng)的位移x和時(shí)間t。(2)要使a是m的一次函數(shù)，則應(yīng)保持不變，故在多次改變m時(shí)，應(yīng)使(mm)保持不變，即實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將從托盤中取出的砝碼置于滑塊上。答案(1)位移x時(shí)間ta(2)mm滑塊上3某實(shí)驗(yàn)小組為探究加速度與力之間的關(guān)系設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，用DIS(數(shù)字化信息系統(tǒng))測(cè)小車的加速度。通過(guò)改變鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量，可得小車運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力的關(guān)系圖象。他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條aF圖線，如圖乙所示。(1)圖線_(填“”或“”)是在軌道水平的