1、实验四1(双选) 在利用打点计时器和小车做“验证牛顿运动定律 ”的实验时，下列说法中正确的是( )A平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动D小车释放前应靠近打点计时器，且应先释放小车再接通电源【解析】 本题考查实验过程中应注意的事项，选项 A 中平衡摩擦力时，不能将砝码盘及盘内砝码(或小桶)通过细绳栓在小车上，A 错；选项 B、C 符合正确的操作方法，B、C 对；选项 D 中应选接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放小车，D 错【答案】 BC2在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，在研究加速度 a
2、 与小车的质量 M的关系时，由于没有注意始终满足 Mm 的条件，结果得到的图象应是图中的 ( )【解析】 小车加速度 a ，实验时若保持小车质量不变，横轴为 ，则 amgM m 1M m图象必为过原点的直线当满足 Mm 时，m 可忽略，a ，a 图象还可以满足1M m mgM 1M图象是过原点的直线当小车质量较小，不满足 Mm 时，图象会向下弯曲，故 D 正确【答案】 D图 3453(2010山东高考)某同学设计了如图 345 所示的装置来探究加速度与力的关系弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平
3、行线 MN、PQ，并测出间距 d.开始时将木板置于 MN 处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数 F0，以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数 F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到 PQ 处的时间t.(1)木板的加速度可以用 d、t 表示为 a_；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可 )_(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度 a 与弹簧秤示数 F1 的关系下列图象能表示该同学实验结果的是_(3)(双选 )用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是_a可以改变滑动摩擦力的大小b可以更
4、方便地获取多组实验数据c可以比较精确地测出摩擦力的大小d可以获得更大的加速度以提高实验精度【解析】 (1)木板在绳子拉力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动，由 d at212可知：a .为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是保持 F1 不变，重复实验多2dt2次测量 d、t，取平均值(2)该实验原理与教材实验原理类似，同样需要满足木板的质量 M 远大于矿泉水瓶的质量 m，此时可认为绳上的拉力 FT近似等于弹簧秤示数 F1.本实验中没有平衡摩擦力，但通过题意可知木板受到的摩擦力为 F0，木板受到的合外力为( F1F 0)图象反映的是 a 与 F1 的关系，而不是 a 与(F 1F 0)的
5、关系，所以图象不过原点当 F1 增大时，即矿泉水瓶的质量m 增大时，实验的前提条件不再满足，此时 a 越大，绳上的拉力 FT就越小于弹簧秤示数F1，加速度增加得就越慢，图线向下弯曲，c 正确(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是可以更方便地获取多组实验数据和比较精确地测出摩擦力的大小，b、c 说法是正确的两种实验方法都不能改变滑动摩擦力的大小，a 错误；通过(2)中分析可以知道当加速度增大时，实验条件便不再满足，此时实验误差变大，d 说法错误【答案】 (1)2d/ t2 保持 F1 不变，重复实验多次测量，求平均值 (2)c (3)b、c4现要验证“当质量一定时，物体运
6、动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面(如图 346) 、小车、计时器一个、米尺图 346(1)填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤( 不考虑摩擦力的影响)：让小车自斜面上方一固定点 A1 从静止开始下滑到斜面底端 A2，记下所用的时间 t.用米尺测量 A1 与 A2 之间的距离 s，则小车的加速度 a_.用米尺测量 A1 相对于 A2 的高度 h.设小车所受重力为 mg，则小车所受的合外力F_.改变_，重复上述测量以 h 为横坐标，1/t 2 为纵坐标，根据实验数据作图如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受
7、的合外力成正比”这一规律(2)在“验证牛顿第二定律”的实验中，实验装置如图 3 47 甲所示，有一位同学通过实验测量作出了图乙中的 A 图线试分析图 347A 图线不通过坐标原点的原因是_；A 图线上部弯曲的原因是_【解析】 (1)由 s at2 得：a ；12 2st2小车在斜面上受重力和支持力作用，其合力Fmgsin mg ；hs改变小车所受外力来研究加速度与力的关系，改变受力又是通过改变斜面倾角或斜面高度 h 来实现的(2)没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够；未满足拉车的钩码质量远小于小车质量【答案】 (1) mg 斜面倾角(或 h 的数值) 2st2 hs(2)没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不
8、够未满足钩码质量远小于小车质量5某同学设计了如图 348 所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块，托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数 .滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为 M，滑块上砝码总质量为 m，托盘和盘中砝码的总质量为 m.实验中，滑块在水平轨道上从 A 到 B 做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度 g 取 10 m/s2.图 348(1)为测量滑块的加速度 a，须测出它在 A、B 间运动的_ 与_，计算 a的运动学公式是_；(2)根据牛顿运动定律得到 a 与 m 的关系为：a mg1 gM m m 他想通过多次改变 m，测出相应的 a 值，并利用上式来
9、计算 .若要求 a 是 m 的一次函数，必须使上式中的_保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于_；(3)实验得到 a 与 m 的关系图 349 所示，由此可知 _(取两位有效数字)图 349【解析】 (1)滑块从 A 到 B 做匀加速直线运动，故 s at2，即 a ，需测位移 s 和12 2st2时间 t，计算 a 的运动学公式是 a .2st2(2)由数学知识知若 a 是 m 的一次函数，必须满足 不变，即(mm) 不变，1 gM m m方法就是将从托盘中取出的砝码置于滑块上，以保证 m m 保持不变(3)从图象中取两点的坐标值代入 a 与 m 的关系式联立方程求解，可得 .如Erro
10、r!解得 0.23.【答案】 (1)位移 s 时间 t a2st2(2)mm 滑块上(3)0.23(在 0.210.25 之间均可 )6用如图 3410 所示的实验装置可以探究加速度与力、质量的关系小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子) 记为 M，沙桶的总质量( 包括桶以及桶内沙子)记为 m.图 3410(1)验证“在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比” 从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力 mg，将该力视为合外力 F，对应的加速度 a 则从打点纸带中计算得到多次改变合外力 F 的大小，每次都会得到一个相应的加速度以合外力 F 为横轴
11、、加速度 a 为纵轴画出 aF 图象，图象是一条过原点的直线aF 图象斜率的物理意义是_你认为把沙桶的总重力 mg 当作合外力 F 是否合理？答：_(填“合理”或 “不合理”) (2)验证“在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比” 本次实验中，保持桶内的沙子质量不变，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，以_为横轴，才能保证图象是一条过原点的直线【解析】 (1)本题是对教材中已有的“验证牛顿第二定律实验 ”方案的创新本题中“从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中”说明小车的质量是变化的，而此项操作是要求验证“在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比” ，显然研究对象不再是小车，仔细审题后不难发现，研究对象应该是小车与沙桶所组成的系统，是系统的总质量(m M)保持不变aF 图象的斜率表示 ，故把沙桶的总重力 mg 当作(系统所受的)合外力 F 是合理1m M的(2)此项操作中明确说明了“系统所受的合外力不变” ，因此，应以系统总质量的倒数即 为横轴，以加速度 a 为纵轴，画出 a 图象，图象才是一条过原点的直线1m M 1m M【答案】 (1) ；合理 (2) 1m M 1m M
