【优化探究】（新课标）2017届高三物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 实验4 验证牛顿运动定律知能提升演练.docVIP

验证牛顿运动定律 1．做“验证牛顿第二定律”实验时，按实验要求安装好器材后，应按一定的步骤进行实验．下列给出供选择的操作步骤： A．保持小盘和其中砝码的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次 B．保持小车质量不变，改变小盘里砝码的质量，测出加速度，重复几次 C．用天平测出小车和小盘的质量 D．在长木板没有定滑轮的一端垫上厚度合适的垫木，平衡摩擦力 E．根据测出的数据，分别画出a－F和a－ 图象 F．用秒表测出小车运动的时间 G．将装有砝码的小盘用细线通过定滑轮系到小车上，接通电源，释放小车，在纸带上打出一系列的点 以上步骤中，不必要的步骤是________，正确步骤的合理顺序是________．(填写代表字母) 解析：此实验中不需要用秒表测量小车的运动时间． 答案：F　CDGBAE 2．(2016·云南部分名校联考)某同学用图甲的实验装置探究小车的加速度a与小车所受合力F及质量M的关系．打点计时器所用交变电流的频率为50 Hz. (1)某次实验中得到的纸带如图乙所示，每两个点间还有四个计时点未画出．则可求出小车的加速度大小为________ m/s2； (2)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________砝码和盘的总重力(选填“大于”“小于”或“等于”)，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足________的条件． 解析：(1)由逐差法可求加速度， a＝ ＝ m/s2 ＝0.51 m/s2. (2)由纸带的运动情况可知，小车、砝码和盘一起加速运动，所以拉力小于砝码和盘的总重力．由mg－F＝ma，F＝Ma，联立得，F＝，所以当mM时，F≈mg，则为了便于探究，减小误差，应使mM. 答案：(1)0.51　(2)小于　Mm 3．如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置． (1)在实验过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清晰的点起，每两测量点间还有4个点未画出，量出相邻测量点之间的距离如图乙所示，该小车的加速度大小a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字) (2)根据实验收集的数据作出的a－F图线如图丙所示，请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议：__________________________________________________________________________________________________. 解析：(1)Δx＝0.16 cm＝1.6×10－3 m，T＝5×0.02 s＝0.1 s，由Δx＝aT2可求得a＝0.16 m/s2. (2)由图中数据可以看出，实验中没有平衡或者没有完全平衡小车的摩擦力，实验前应先平衡小车的摩擦力． 答案：(1)0.16　(2)实验前要完全平衡小车的摩擦力 4．用如图甲所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系． 实验中，将一端带滑轮的长木板放在水平实验台上，实验小车通过轻细线跨过定滑轮与钩码相连，小车与纸带相连，打点计时器所用交流电的频率f＝50 Hz.在保持实验小车质量不变的情况下，放开钩码，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度a；改变钩码的个数，重复实验． (1)实验过程中打出的一条纸带如图乙，在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这个点上标明A，第六个点上标明B，第十一个点上标明C，第十六个点上标明D，第二十一个点上标明E.测量时发现B点已模糊不清，于是测得AC的长度为12.30 cm，CD的长度为6.60 cm，DE的长度为6.90 cm，则小车运动的加速度a＝________ m/s2. (2)根据实验测得的数据，以小车运动的加速度a为纵轴，钩码的质量m为横轴，得到如图丙所示的a-m图象，已知重力加速度g取10 m/s2. 由图象求出实验小车的质量为________ kg； 平衡摩擦力时，长木板与水平实验台倾角的正切值约为________． 解析：(1)设A到B之间的距离为x1，B到C之间的距离为x2，C到D之间的距离为x3，D到E之间的距离为x4，根据Δx＝aT2得x3－x1＝2a1T2，x4－x2＝2a2T2，为了更加准确地求解加速度，我们对两个加速度取平均值得a＝(a1＋a2)，即a＝，则a＝ m/s2＝0.3 m/s2. (2)实验中，钩码的重力近似等于小车的拉力，由题意可知a＝－，故图线的斜率等于，解得M车＝1.0 kg；平衡摩擦力时，长木板与水平实验台倾角较小，其正切值近似等于正弦值，由题图可知摩擦力约为0.1 N，而Ff＝M车gsin θ＝M车gtan θ，故倾角的正切值约为0.01. 答案：(1)0.3　(2)1.0　0.01 5．如图所示是利用光电门探究“