高考物理一轮复习-实验四--验证牛顿运动定律.doc

1．如图所示，某实验小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，进行“探究做功与物体速度变化的关系”的实验，实验时使小车在砝码和托盘的牵引下运动，以此定量探究细绳拉力做功与小车速度变化的关系。

(1)实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、纸带、复写纸及如图所示的器材。若要完成该实验，必需的实验器材还有其中的________。

(2)为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做________运动。
(3)实验开始时，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。这样做的目的是________(填字母代号)。
A.避免小车的运动过程中发生抖动
B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D．可在平衡摩擦力后使细绳的拉力等于小车受的合力
解析：(1)本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量，通过研究纸带来研究小车的速度，利用天平测量小车的质量，利用砝码的重力代替小车的合外力，所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量，即还需要刻度尺，天平(带砝码)，故选A、C。
(2)为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动。
(3)实验过程中，为减少误差，提高实验的精确度，应先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，目的是平衡摩擦力后，使细绳的拉力等于小车的合力，故A、B、C错误，D正确。
答案：(1)AC　(2)匀速直线　(3)D
2．(2020·高考全国卷Ⅱ)一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。

令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度h0＝0.590 m，下降一段距离后的高度h＝0.100 m；由h0下降至h所用的时间T＝0.730 s。由此求得小球B加速度的大小为a＝______m/s2(保留三位有效数字)。
从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0 g 和150.0 g，当地重力加速度大小为g＝9.80 m/s2。根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a′＝________m/s2(保留三位有效数字)。
可以看出，a′与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：________________。
解析：B小球在0.730 s时间内下落距离s＝0.590 m－0.100 m＝0.490 m，
初始时速度为零，
据s＝aT2得a＝＝ m/s2≈1.84 m/s2。
已知两小球的重力，据牛顿第二定律
对B球有mBg－FT＝mBa′，
对A球有mAg－FT＝mA(－a′)，
联立两式得a′＝g＝×9.8 m/s2＝1.96 m/s2。
可见实验结果比理论结果小一些，可能是滑轮的轴不光滑或滑轮有质量。
答案：1.84　1.96　滑轮的轴不光滑(或滑轮有质量)
3．(2020·广东省七校联合体高三第二次联考)某同学在实验室利用图甲所示的装置探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”。图中长木板水平固定，小吊盘和盘中物块的质量之和m远小于滑块(含滑块上的砝码)的质量M。

(1)为减小实验误差，打点计时器应选用______________(选填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)。
(2)该同学回到教室处理数据时才发现做实验时忘记了平衡摩擦力，也没有记下小吊盘和盘中物块的质量之和。图乙为实验中所得的滑块的加速度a与滑块(含滑块上的砝码)的质量的倒数的关系图像。取g＝10 m/s2，根据图像可求出小吊盘和盘中物块的质量之和约为________kg，滑块与长木板之间的动摩擦因数为________。
解析：(1)纸带运动时，电磁打点计时器振针振动，计时器与纸带存在较大摩擦，而电火花计时器由火花放电，摩擦小，故选用电火花计时器误差小。
(2)根据牛顿第二定律，对滑块(含滑块上的砝码)有T－μMg＝Ma，变形后得a＝－μg，图像斜率表示细绳的拉力，则有T＝k＝ N＝0.2 N。由于小吊盘和盘中物块的质量之和m远小于滑块(含滑块上的砝码)的质量M，则小吊盘和盘中物块的总重力近似等于细绳的拉力，所以小吊盘和盘中物块的总质量为m＝＝0.02 kg。乙图中纵截距－2 m/s2＝－μg，则滑块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.2。
答案：(1)电火花计时器　(2)0.02　0.2
4．学习了传感器之后，在研究“小车加速度与所受合外力的关系”实验时，甲、乙两实验小组引进“位移传感器”“力传感器”，分别用如图(a)(b)所示的实验装置实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量的小车，位移传感器B随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器A固定在轨道一端。甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出aF图像。

(1)甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件为______________。(重物质量为m，小车与传感器总质量为M)
(2)图(c)中符合甲组同学作出的实验图像是____________；符合乙组同学作出的实验图像是____________。(均选填“①”“②”或“③”)
解析：(1)在该实验中实际是mg＝(M＋m)a，要满足mg＝Ma，应该使重物的质量远小于小车和传感器的总质量。
(2)在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；
由实验原理mg＝Ma，得a＝，而实际上a′＝，即随着重物的质量增大，不再满足重物的质量远远小于小车与传感器的总质量，所以题图(c)中符合甲组同学作出的实验图像是②。乙组直接用力传感器测得拉力F，随着重物质量的增大，拉力F的测量是准确的，aF关系图像为一倾斜的直线，符合乙组同学作出的实验图像是①。
答案：(1)m≪M　(2)②　①