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2019-2020年高中物理 第04章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律試題（含解析）新人教版必修1 一、理想實(shí)驗(yàn)的魅力 1．亞里士多德的觀點(diǎn) 必須有力作用在物體上，物體才能______，沒(méi)有力的作用，物體就_____。 2．伽利略的推論 伽利略通過(guò)“理想實(shí)驗(yàn)”和“科學(xué)推理”，得出的結(jié)論是：一旦物體具有某一速度，如果它不受力，就將以這一速度_____地運(yùn)動(dòng)下去。 3．笛卡爾對(duì)伽利略觀點(diǎn)的補(bǔ)充和完善 法國(guó)科學(xué)家笛卡爾指出：除非物體受到外力的作用，否則物體將永遠(yuǎn)保持_______狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會(huì)使自己沿曲線運(yùn)動(dòng)，而只保持在同一直線上運(yùn)動(dòng)。 二、物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變 1．物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)指物體的運(yùn)動(dòng)_____。 2．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變 （1）物體的速度____發(fā)生改變； （2）物體的速度____發(fā)生變化； （3）物體的速度和方向同時(shí)發(fā)生改變。 三、慣性定律和慣性 1．牛頓第一定律 一切物體總保持______________，除非作用在它上面的力迫使它改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 2．慣性：物體保持原來(lái)_________不變的性質(zhì)。任何物體都具有慣性，所以牛頓第一定律又叫______。 3．_____是物體慣性大小的唯一量度。 4．質(zhì)量是_____，其國(guó)際單位是千克，符號(hào)是kg。 運(yùn)動(dòng) 靜止 勻速 靜止或勻速運(yùn)動(dòng) 速度 大小 方向 勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài) 勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài) 慣性定律 質(zhì)量 標(biāo)量 一、物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變指速度（包括大小和方向）的改變，速度的改變則必有加速度，故力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。 【例題1】下面的說(shuō)法中正確的是 A．在水平路面上用力推車，車才前進(jìn)，人停止推車，車就會(huì)逐漸停下來(lái) B．力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力的作用，物體就不能運(yùn)動(dòng) C．地面上滑行的物體會(huì)停下來(lái)，是由于與地面有摩擦力的作用 D．物體以一定的初速度在不同的水平地面上滑行，摩擦力越小，滑行的距離越大 參考答案：ACD 試題解析：用力推車、車才前進(jìn)，力改變了車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，人停止推車，車就會(huì)在摩擦力的作用下逐漸停下來(lái)，所以A正確；由于物體的運(yùn)動(dòng)并不需要力來(lái)維持，故B錯(cuò)誤；滑行的物體停下來(lái)的原因是摩擦力改變了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，C正確；摩擦力越小，對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的效果就越不明顯，故滑行的距離就越大，D正確。 二、牛頓第一定律、慣性 1．慣性的兩種表現(xiàn)形式 （1）物體不受外力或所受的合外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。 （2）物體受到外力的作用且合外力不為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度。慣性越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變。 2．辨析慣性與慣性定律 （1）慣性是物體的固有屬性，而慣性定律是涉及物體運(yùn)動(dòng)的一條動(dòng)力學(xué)規(guī)律。 （2）慣性與物體的受力情況、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及所處的狀態(tài)無(wú)關(guān)；牛頓第一定律是有條件的，其成立的條件是物體不受外力或所受的合外力為零。 （3）慣性的大小取決于物體的質(zhì)量，而牛頓第一定律所描述的物體的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，則取決于物體是否受力或所受合外力是否為零。 【例題2】下列說(shuō)法正確的是 A．高速行駛的公共汽車緊急剎車時(shí)，乘客都要向前傾倒，說(shuō)明乘客都具有慣性 B．短跑運(yùn)動(dòng)員最后沖刺時(shí)，速度很大，很難停下來(lái)，說(shuō)明速度越大，慣性越大 C．拋出去的標(biāo)槍和手榴彈都是靠慣性向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng) D．在粗糙水平面上滾動(dòng)的小球最后會(huì)停下來(lái)是因?yàn)樾∏虻膽T性逐漸為零 參考答案：AC 試題解析：慣性就是物體保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，故高速行駛的公共汽車緊急剎車時(shí)，由于慣性乘客想保持原來(lái)的速度向前運(yùn)動(dòng)而汽車在減速，故乘客都要向前傾倒，故A正確；慣性大小的唯一量度是物體的質(zhì)量，與物體的速度的大小無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；拋投過(guò)程標(biāo)槍和手榴彈獲得了速度，拋出去后由于慣性，兩物體保持出手時(shí)的速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，故C正確；在粗糙水平面上滾動(dòng)的小球最后會(huì)停下來(lái)是因?yàn)樾∏蚴艿侥Σ亮Φ淖饔?，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，慣性只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量不變則慣性不變，所以D錯(cuò)誤。 1．關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是 A．力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 B．力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 C．一個(gè)物體受到的合力越大，它的速度越大 D．一個(gè)物體受到的合力越大，它的加速度越大 2．下列關(guān)于慣性的說(shuō)法中，正確的是 A．只有靜止的物體才有慣性 B．只有運(yùn)動(dòng)的物體才有慣性 C．質(zhì)量較小的物體慣性較大 D．質(zhì)量較大的物體慣性較大 3．伽利略創(chuàng)造的把實(shí)驗(yàn)、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法，有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展。利用如圖所示的裝置做如下實(shí)驗(yàn)：小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸減低的材料時(shí)，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3。根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，可以得到的最直接的結(jié)論是 A．如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置 B．如果小球不受力，它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài) C．如果小球受到力的作用，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變 D．小球受到的力一定時(shí)，質(zhì)量越大，它的加速度越小 4．物體具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)稱為慣性。下列有關(guān)慣性的說(shuō)法中，正確的是 A．乘坐汽車時(shí)系好安全帶可減小慣性 B．運(yùn)動(dòng)員跑得越快慣性越大 C．宇宙飛船在太空中也有慣性 D．汽車在剎車時(shí)才有慣性 5．當(dāng)作用在物體上的合外力不為零時(shí) A．物體的速度一定越來(lái)越大 B．物體的速度一定越來(lái)越小 C．物體的速度可能不變 D．物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定變化 6．下列說(shuō)法中正確的是 A．有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒(méi)有力作用在物體上，物體就要靜止下來(lái)； B．物體不受外力作用時(shí)，物體有慣性；當(dāng)物體受外力作用時(shí)，慣性便消失； C．物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)有慣性，做其他運(yùn)動(dòng)時(shí)沒(méi)有慣性； D．一切物體都有慣性，與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。 7．關(guān)于物體的慣性，下列說(shuō)法正確的是 A．質(zhì)量就是慣性 B．物體運(yùn)動(dòng)遵循牛頓第一定律，是因?yàn)槲矬w有慣性 C．一人飛跑時(shí)不易被別人擋住，是因?yàn)轱w跑時(shí)的慣性要比走路時(shí)大 D．從受一定牽引力作用下的汽車上不斷卸下貨物，汽車速度的變化不斷加快 8．xx年4月17日，2011F1大獎(jiǎng)賽上海站比賽在上海國(guó)際賽場(chǎng)舉行。假設(shè)在彎道上高速行駛的賽車的后輪突然脫離。關(guān)于后輪之后的運(yùn)動(dòng)情況，以下說(shuō)法正確的是 A．仍然沿著汽車行駛的彎道運(yùn)動(dòng) B．沿著脫離時(shí)輪子前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動(dòng) C．沿著與彎道垂直的方向飛出 D．上述情況都有可能 9．對(duì)于一些實(shí)際生活中的現(xiàn)象，某同學(xué)試圖從慣性角度加以解釋，其中正確的是 A．采用了大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)后，某些一級(jí)方程式賽車的速度甚至能超過(guò)某些老式螺旋槳飛機(jī)的速度，這表明：可以通過(guò)科學(xué)進(jìn)步使小質(zhì)量的物體獲得大慣性 B．“強(qiáng)弩之末，勢(shì)不能穿魯縞”，這表明強(qiáng)弩的慣性減小了 C．貨運(yùn)列車運(yùn)行到不同的車站時(shí)，經(jīng)常要摘下或加掛一些車廂，這會(huì)改變它的慣性 D．摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí)，車手一方面要適當(dāng)?shù)目刂扑俣龋硪环矫嬉獙⑸眢w稍微向里傾斜，這是為了通過(guò)調(diào)控人和車的慣性達(dá)到安全行駛的目的 10．關(guān)于慣性，下列說(shuō)法中正確的是 A．物體只有靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)才有慣性 B．物體只有受外力作用時(shí)才有慣性 C．物體的速度大時(shí)慣性大 D．慣性是物體的固有屬性，其大小僅與物體質(zhì)量有關(guān) 11．灑水車在灑水過(guò)程中保持做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則灑水車 A．慣性越來(lái)越大 B．慣性越來(lái)越小 C．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變 D．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷改變 12．一乘客在行駛的火車車廂里用細(xì)繩吊一小球，用以判斷火車運(yùn)動(dòng)的情況，并可得到如下結(jié)論： （1）若小球在豎直方向保持靜止，表明火車正在做___________運(yùn)動(dòng)； （2）若在豎直方向保持靜止的小球突然向后擺，表明火車正在做___________運(yùn)動(dòng)； （3）若在豎直方向保持靜止的小球突然向前擺，表明火車正在做___________運(yùn)動(dòng)； （4）若在豎直方向保持靜止的小球突然向右擺，表明火車正在做___________運(yùn)動(dòng)。 13．下列關(guān)于慣性的說(shuō)法中，正確的是 A．物體僅在靜止和勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)才具有慣性 B．殲擊機(jī)戰(zhàn)斗前拋掉副油箱是為了減小慣性、提高靈活性 C．物體的速度越大其慣性越大；物體的速度越小則其慣性越小 D．質(zhì)量相同的物體在月球上比在地球上的慣性小 14．理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)更能深刻地反映自然規(guī)律，如圖所示，伽利略設(shè)計(jì)了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)： ①如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)的高度； ②繼續(xù)減小右邊斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球要沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)； ③減小右邊斜面的傾角，小球在這斜面上仍然要達(dá)到原來(lái)的高度； ④在兩個(gè)對(duì)接的斜面上，讓靜止的小球沿左邊的斜面滾下，小球?qū)L上右邊的斜面。 （1）請(qǐng)將上述關(guān)于理想實(shí)驗(yàn)的描述按正確的邏輯順序排列：_________（只要填寫序號(hào)）。 （2）上述關(guān)于理想實(shí)驗(yàn)的描述中，有的屬于可靠的事實(shí)，有的是理想化的推論，下列關(guān)于事實(shí)和推論的分類正確的是： A．①是事實(shí)，②、③和④是推論 B．②是事實(shí)，①、③和④是推論 C．③是事實(shí)，①、②和④是推論 D．④是事實(shí)，①、②和③是推論 1．BD【解析】力是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，A錯(cuò)誤B正確；根據(jù)牛頓第二定律可得合力越大，加速度越大，C錯(cuò)誤D正確。 2．D【解析】慣性是物體固有的屬性，衡量慣性大小的唯一因素為質(zhì)量大小，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故D正確。 3．A【解析】如果斜面光滑，小球不會(huì)有能量損失，將上升到與O點(diǎn)等高的位置，故A正確；通過(guò)推理和假想，如果小球不受力，它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)，得不出靜止的結(jié)論，故B錯(cuò)誤；根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，不可以直接得到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變的結(jié)論，故C錯(cuò)誤；受到的力一定時(shí)，質(zhì)量越大，它的加速度越小是牛頓第二定律的結(jié)論，與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。 4．C【解析】乘坐汽車時(shí)系好安全帶，不是可以減小慣性，而是在緊急剎車時(shí)可以防止人由于慣性的作用飛離座椅，從而造成傷害，所以A錯(cuò)誤；質(zhì)量是物體慣性大小的唯一的量度，與人的速度的大小無(wú)關(guān)，所以B錯(cuò)誤；在太空中物體的質(zhì)量是不變的，所以物體的慣性也不變，所以C正確；質(zhì)量是物體慣性大小的唯一的量度，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，所以D錯(cuò)誤。 5．D【解析】根據(jù)牛頓第一定律可得，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即如果物體受到的合力不為零，則物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定會(huì)發(fā)生變化，D正確。 6．D【解析】力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，如果沒(méi)有力存在物體將保持靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，A錯(cuò)誤；慣性是一切物體所具有的特殊屬性，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，受力情況，空間位置等無(wú)關(guān)，只和物體本身的質(zhì)量有關(guān)系，BC錯(cuò)誤D正確。 7．BD【解析】慣性是物體的屬性，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體的速度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B正確，AC錯(cuò)誤；質(zhì)量越小，物體的慣性越小，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變，故從受一定牽引力作用下的汽車上不斷卸下貨物，隨質(zhì)量的減小則物體的加速度增大，即速度的變化率變大，汽車速度的變化不斷加快，選項(xiàng)D 正確。 8．B【解析】后輪未脫離賽車時(shí)，具有向前的速度，脫離賽車后，由于慣性，后輪保持原來(lái)向前的速度繼續(xù)前進(jìn)，所以沿著脫離時(shí)輪子前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動(dòng)，離開彎道，故B正確。 9．C【解析】慣性是物體固有的屬性，并不是力，慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量一定慣性大小一定，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，只有改變物體的質(zhì)量才能改變物體的慣性，物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需要力來(lái)改變。采用了大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)后，某些一級(jí)方程式賽車的速度甚至能超過(guò)某些老式螺旋槳飛機(jī)的速度，是由于功率增大的緣故，不是由于使小質(zhì)量的物體獲得大慣性，故A錯(cuò)誤；“強(qiáng)弩之末，勢(shì)不能穿魯縞”， 是由于速度減小了，不是由于慣性減小，弩的慣性沒(méi)有變化，故B錯(cuò)誤；貨運(yùn)列車運(yùn)行到不同的車站時(shí)，經(jīng)常要摘下或加掛一些車廂，質(zhì)量發(fā)生了變化，慣性改變了，故C正確；摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí)，車手一方面要適當(dāng)?shù)目刂扑俣?，另一方面要將身體稍微向里傾斜，人與車的質(zhì)量沒(méi)有變化，慣性沒(méi)有變化，而是改變了向心力，防止側(cè)滑，故D錯(cuò)誤。 10．D【解析】慣性是物體的固有屬性，和物體是否受力，是否運(yùn)動(dòng)、物體的速度無(wú)關(guān)，慣性大小的唯一量度是質(zhì)量，D正確。 11．BC【解析】車灑水后總質(zhì)量減少，慣性減少，A錯(cuò)，B對(duì)；車保持做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變，C對(duì)，D錯(cuò)，所以本題選擇BC。 12．（1）勻速直線 （2）加速 （3）減速 （4）向左轉(zhuǎn)彎 【解析】①小球靜止，說(shuō)明小球和汽車是相對(duì)靜止的狀態(tài)，也就是小球和汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都沒(méi)有發(fā)生改變，而沒(méi)有發(fā)生改變的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是靜止和勻速直線運(yùn)動(dòng)； ②小球突然后擺，說(shuō)明車的速度比小球的速度快了，所以車是在加速； ③小球突然向前，說(shuō)明球的速度快于車的速度，所以車是在減速； ④小球突然向右擺動(dòng)，說(shuō)明車在左轉(zhuǎn)彎。 13．B【解析】一切物體都具有慣性，慣性大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，慣性是物體本身的一種屬性，與外界因素（受力的大小以及所處的環(huán)境）及自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，ACD錯(cuò)誤；慣性的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大慣性大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不易改變，反之質(zhì)量小慣性小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)易改變，則殲擊機(jī)戰(zhàn)斗前拋掉副油箱是為了減小慣性、提高靈活性，B正確。 14．④①③② D 【解析】以事實(shí)為根據(jù)④，理想推理①，改變狀態(tài)看現(xiàn)象③，繼續(xù)改變深入探究②。除去④是事實(shí)，其余①、②和③都是推論D對(duì)。  1．實(shí)驗(yàn)原理 （1）保持 不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系。 （2）保持 不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。 （3）作出a-F圖象和a-圖象，確定其關(guān)系。 2．實(shí)驗(yàn)器材 小車、砝碼、小盤、細(xì)繩、附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、 、 、導(dǎo)線兩根、紙帶、 、 。 3．實(shí)驗(yàn)步驟 （1）測(cè)量：用天平測(cè)量小盤和砝碼的質(zhì)量m′和小車的質(zhì)量m。 （2）安裝：按照如實(shí)驗(yàn)原理圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上（即不給小車牽引力） （3）平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車能勻速下滑。 （4）操作： ①小盤通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)滑輪系于小車上，先通電源后放開小車，取下紙帶編號(hào)碼。 ②保持小車的質(zhì)量m不變，改變砝碼和小盤的質(zhì)量m′，重復(fù)步驟①。 ③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，測(cè)加速度a。 ④描點(diǎn)作圖，作a－F的圖象。 ⑤保持砝碼和小盤的質(zhì)量m′不變，改變小車質(zhì)量m，重復(fù)步驟①和③，作a－ 圖象。 4．誤差分析 （1）因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差：本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力m′g代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。 （2）摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。 5．?dāng)?shù)據(jù)處理 （1）利用 及逐差法求a。 （2）以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與F成 。 （3）以a為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、連線，如果該線過(guò)原點(diǎn)，就能判定a與m成 。 6．注意事項(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)螯c(diǎn)的紙帶勻速運(yùn)動(dòng)。 （2）不重復(fù)平衡摩擦力。 （3）實(shí)驗(yàn)條件： 。 （4）一先一后一按：改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通 ，后釋放 ，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。 質(zhì)量 合外力 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 低壓交流電源 天平 米尺 Δx＝aT2 正比 反比 m?m′ 電源 小車 一、物理學(xué)思想方法 1．近似法：在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，近似法是指繩對(duì)小車的拉力近似等于繩另一端連接的小盤和砝碼的總重力，近似法要在小盤和砝碼的總重力遠(yuǎn)小于小車的重力的情況下才能用。 2．控制變量法：控制變量法是指分別研究加速度與力、加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)用到的方法，在實(shí)驗(yàn)中的具體體現(xiàn)是：研究加速度與力的關(guān)系時(shí)，保持小車質(zhì)量不變；研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，保持小盤和砝碼的總重力不變。 3．平衡摩擦力法：平衡摩擦力法是指通過(guò)調(diào)整斜面傾角，讓小車重力沿斜面的分力與摩擦力抵消，使小車受到的合外力等于繩對(duì)小車的拉力，體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中是讓小車不掛小盤時(shí)能在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)。 4．化曲為直法：化曲為直法是指處理數(shù)據(jù)時(shí)，不作a－m圖象而作a－圖象，反映在圖象中就是把原來(lái)的曲線變成傾斜的直線。 【例題1】如圖所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度a與力F、質(zhì)量m的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車的拉力F等于砂和砂桶的總重力，小車運(yùn)動(dòng)的加速度可由紙帶求得。 （1）關(guān)于該同學(xué)對(duì)該實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是 A．該實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了等效替代的思想方法 B．該實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了控制變量的思想方法 C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源 D．實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車的拉力F等于砂和砂桶的總重力，其前提必須保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量 （2）如圖所示是該同學(xué)在某次實(shí)驗(yàn)中利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，A、B、C、D、E、F是該同學(xué)在紙帶上選取的六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其中計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有若干個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，設(shè)相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T。該同學(xué)用刻度尺測(cè)出AC間的距離為x1，BD間的距離為x2，則打B點(diǎn)時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的速度vB＝________，小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________。 （3）某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)時(shí)保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)如表中所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖坐標(biāo)紙中作出F不變時(shí)a與的圖象。 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 小車加速度a/（ms－2） 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 小車質(zhì)量m/kg 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 /kg－1 3.50 3.00 2.50 2.00 1.40 1.00 參考答案：（1）B　（2）　?。?）見解析圖 試題解析：（1）本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了控制變量法，故A錯(cuò)，B對(duì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再放開小車，C錯(cuò)。D項(xiàng)中砂和砂桶的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。 （2）vB＝，由逐差法。 x2－x1＝2aT2，則a＝。 （3）如圖 通關(guān)秘籍： 平衡摩擦紙帶掛，小車板上運(yùn)速滑；若要盤碼當(dāng)拉力，其重與車不可比；先通電源后放車，紙帶應(yīng)選易于測(cè)；曲線化直好思想，作圖比例要適當(dāng)。 二、數(shù)據(jù)處理 1．把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 加速度a/（ms－2） 小車受力F/N 1 2 3 4 由以上數(shù)據(jù)畫出它的a－F關(guān)系圖象如圖所示。 通過(guò)a－F關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速度a與力F成正比。 2．把不同質(zhì)量的小車在相同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 加速度a/（ms－2） 小車質(zhì)量M/kg 1 2 3 4 由以上數(shù)據(jù)畫出它的a－圖象，如圖所示。 通過(guò)a－關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速度a與質(zhì)量的倒數(shù)成正比，說(shuō)明a與M成反比。 【例題2】某實(shí)驗(yàn)小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)出如下的實(shí)驗(yàn)方案，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。已知小車質(zhì)量M＝214.6 g，砝碼盤質(zhì)量m0＝7.8 g，所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電頻率f＝50 Hz。其實(shí)驗(yàn)步驟是： A．按圖中所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置； B．調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長(zhǎng)木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)； C．取下細(xì)繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m； D．將小車置于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器旁，先接通電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a； E．重新掛上細(xì)繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)B－D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度。 回答下列問(wèn)題： （1）按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？________（填“是”或“否”）。 （2）實(shí)驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如圖所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝_____m/s2。 （3）某同學(xué)將有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計(jì)的表格中，如下表： 次數(shù) 1 2 3 4 5 砝碼盤中砝碼的重力F/N 0.10 0.20 0.29 0.39 0.49 小車的加速度a/（ms－2） 0.88 1.44 1.84 2.38 2.89 他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a－F圖象（如圖）。造成圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條最主要原因是______________________________________________， 從該圖線延長(zhǎng)線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是_______________，其大小為________。 參考答案：（1）否?。?）0.88?。?）在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力（只要涉及“未考慮砝碼質(zhì)量的因素”就算正確）　砝碼盤的重力　0.08 N 試題解析：（1）取下砝碼盤后，小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的合外力即為砝碼和砝碼盤的總重力，而實(shí)驗(yàn)中的研究對(duì)象是小車，因此，實(shí)驗(yàn)中不必使砝碼及砝碼盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。 （2）a＝＝0.88 m/s2. （3）實(shí)驗(yàn)中本應(yīng)有（m0＋m）g＝Ma，由于實(shí)驗(yàn)中未計(jì)入砝碼盤質(zhì)量m0，測(cè)得的圖象與真實(shí)圖象相比沿F軸左移m0g，圖象將不過(guò)原點(diǎn)。由圖象及上述分析可知，m0g＝0.08 N。 1．在用實(shí)驗(yàn)探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)的思路和數(shù)據(jù)分析，不正確的是 A．實(shí)驗(yàn)的基本思想是：保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)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．實(shí)驗(yàn)的基本思想是：保持物體所受力相同，測(cè)量質(zhì)量不同的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系 C．在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，若這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與F成正比 D．在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，以a為縱坐標(biāo)，m為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，若這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與m成正比 2．在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，以下做法正確的是 A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將重物用細(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)，先放開小車，后接通電源 D．“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”這一條件如不滿足，對(duì)探究過(guò)程也不會(huì)產(chǎn)生影響 3．在做探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 A．應(yīng)使砂和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實(shí)驗(yàn)誤差 B．可以用天平測(cè)出小桶和砂的總質(zhì)量m1，小車和砝碼的總質(zhì)量m2，根據(jù)公式a＝m1g/m2求出小車的加速度 C．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用描點(diǎn)法畫圖象，是為了減小誤差 D．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用a－圖象，是為了便于根據(jù)圖線直觀地作出判斷 4．如圖是某些同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖象，下列說(shuō)法中正確的是 A．形成圖（甲）的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大 B．形成圖（乙）的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小 C．形成圖（丙）的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大 D．形成圖（?。┑脑蚴瞧胶饽Σ亮r(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小 5．一小組的同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究物體質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。 （1）下列說(shuō)法正確的有_______。 A．平衡摩擦力時(shí)，用細(xì)線一端掛空砝碼盤，另一端與小車相連，將木板適當(dāng)傾斜， 使小車在木板上近似做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．每次改變砝碼及砝碼盤總質(zhì)量之后，應(yīng)重新平衡摩擦力 C．應(yīng)讓砝碼及砝碼盤總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車及里面鉤碼的總質(zhì)量 D．可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砝碼及砝碼盤的重力 （2）乙圖為實(shí)驗(yàn)中按規(guī)范操作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)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡沒(méi)有標(biāo)出， 用刻度尺分別測(cè)量出A點(diǎn)到B、C、D、E的距離如圖所示，己知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50 Hz的交流電源上，則此次實(shí)驗(yàn)中小車運(yùn)動(dòng)加速度的測(cè)量值a=_____m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （3）某同學(xué)平衡摩擦力后，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，分別測(cè)量出小車的加速度a，以砝碼的重力F為橫坐標(biāo)，以小車的加速度a為縱坐標(biāo)，得如圖丙所示的a-F圖像，則圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的主要原因是__________________ 6．如圖為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。 （1）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法。平衡摩擦后，應(yīng)保持___________不變，用鉤碼所受的重力作為___________，用DIS測(cè)小車的加速度。 （2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)畫出a-F關(guān)系圖線（如圖所示）。 ①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 。 ②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是 。 A．小車與軌道之間存在摩擦 B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài) C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 D．所用小車的質(zhì)量太大 7．某同學(xué)用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證牛頓第二定律： （1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如圖（b）所示的a-F圖象，造成這一結(jié)果的原因是：在平衡摩擦力時(shí)木板與水平桌面的傾角 （填“偏大”或“偏小”）。 （2）該同學(xué)在平衡摩擦力后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為了便于探究、減小誤差，應(yīng)使小車質(zhì)量M與砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m滿足 的條件 （3）該同學(xué)得到如圖（c）所示的紙帶。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz。 A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。由此可算出小車的加速度a = m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。 8．某實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，采用如圖所示裝置可以得到小車和小盤的質(zhì)量，步驟如下： 小車 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 （1）取一盒總質(zhì)量為m0=0.2 kg的砝碼放置在小車上，不掛小盤，調(diào)節(jié)斜木板的傾角，使小車能勻速滑下； （2）掛上小盤，使小車無(wú)初速度滑下，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶，并根據(jù)紙帶計(jì)算加速度； （3）從小車上取質(zhì)量為mx的砝碼放到小盤中，重復(fù)步驟（2），測(cè)出對(duì)應(yīng)的加速度； （4）改變mx的大小，重復(fù)步驟（3），得到mx及a的數(shù)據(jù)，作出a-mx的圖線； 步驟（1）中調(diào)節(jié)木板的傾角使小車能勻速下滑的目的是_____________________。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)判斷小車做勻速運(yùn)動(dòng)的依據(jù)是__________________________________。 該實(shí)驗(yàn)中是否應(yīng)該滿足小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的質(zhì)量？___________（選填“是”或“否”） 若求得圖線的斜率k=25 m/（kgs2），截距b=0.5 m/s2，g取10 m/s2，則可知小盤的質(zhì)量m1=________________kg，小車的質(zhì)量m2=_______________kg。 9．“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。 甲 乙 （1）某同學(xué)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示。計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T。從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，標(biāo)上1、2、3、4、5、6、7、8，測(cè)量并計(jì)算出的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離如下表： x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 距離（cm） 3.52 3.68 3. 83 3.91 4.16 4.32 4.47 該同學(xué)分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)有一距離計(jì)算錯(cuò)了，這段距離是 （填符號(hào)）。該同學(xué)剔除該數(shù)據(jù)后，利用其他6個(gè)數(shù)據(jù)正確計(jì)算出了加速度。該同學(xué)計(jì)算加速度的表達(dá)式為 。 （2）平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上。掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測(cè)量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力 F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： ①請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在下圖中作出a-F的關(guān)系圖象。 砝碼盤中砝碼總重力F（N） 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度a（ms－2） 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70 ②該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是 ，根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過(guò)原點(diǎn)，對(duì)照本實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)，分析主要原因是 。 10．某同學(xué)用如圖所示的裝置探究小車加速度與合外力的關(guān)系。圖中小車A左端連接一紙帶并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B的限位孔，右端用一輕繩繞過(guò)滑輪系于拉力傳感器C的下端，A、B置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板上。不計(jì)繩與滑輪的摩擦及滑輪的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源再釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)。該同學(xué)在保證小車A質(zhì)量不變的情況下，通過(guò)改變P的質(zhì)量來(lái)改變小車A所受的外力，由傳感器和紙帶測(cè)得的拉力F和加速度a數(shù)據(jù)如下表所示。 A B 紙帶 P C 次數(shù) 1 2 3 4 5 F/N 0.10 0.18 0.26 0.30 0.40 a/（ms-2） 0.08 0.22 0.37 0.59 （1）第4次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖所示，O、A、B、C和D是紙帶上的五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出，A、B、C、D四點(diǎn)到O點(diǎn)的距離如圖。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz。根據(jù)紙帶上數(shù)據(jù)計(jì)算出小車加速度a為 m/s2。 0.44 1.31 2.62 4.35 單位：cm O A B C D （2）在實(shí)驗(yàn)中， （選填“需要”或“不需要”）滿足重物P的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車A的質(zhì)量。 （3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖示坐標(biāo)系中作出小車加速度a與力F的關(guān)系圖象。 F/N a/（ms-2） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 ▲ ▲ ▲ （4）根據(jù)圖象推測(cè)，實(shí)驗(yàn)操作中重要的疏漏是 。 11．用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律，為消除摩擦力的影響，實(shí)驗(yàn)前必須平衡摩擦力。 （1）某同學(xué)平衡摩擦力時(shí)是這樣操作的：將小車靜止地放在水平長(zhǎng)木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，如圖乙，直到小車由靜止開始沿木板向下滑動(dòng)為止。請(qǐng)問(wèn)這位同學(xué)的操作是否正確？ 答：____________________________。（填正確或錯(cuò)誤） （2）如果這位同學(xué)按如（1）中的操作，然后不斷改變對(duì)小車的拉力F，他得到M（小車質(zhì)量）保持不變情況下的a-F圖線是下圖中的________（將選項(xiàng)代號(hào)的字母填在橫線上）。 （3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率f＝50 Hz。下圖是某同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶，A、B、C、D、E每?jī)牲c(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出。寫出用s1、s2、s3、s4以及f來(lái)表示小車加速度的計(jì)算式：a＝________________。根據(jù)紙帶所提供的數(shù)據(jù)，算得小車的加速度大小為______ m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 12．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（a）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F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a-F圖線，如圖（b）所示。 （1）圖線 是在軌道水平的情況下得到的（選填“I”或“II”） （2）小車和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量為 kg，小車在水平軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力大小為 N。 （3）某同學(xué)用小車做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，從打下的若干紙帶中選出了如圖所示的一條（每?jī)牲c(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出來(lái)），如圖所示，紙帶上的數(shù)字為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50 Hz。 該小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a= m/s2，與紙帶上D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v= m/s（答案均要求保留3位有效數(shù)字）。 13．（xx全國(guó)新課標(biāo)Ⅲ卷）某物理課外小組利用圖（a）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N=5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)厚度的小物快，使小車（和鉤碼）可以在木板上勻速下滑。 （2）將n（依次取n=1，2，3，4，5）個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N－n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)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s，繪制s-t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值見下表。n=2時(shí)的s-t圖象如圖（b）所示；由圖（b）求出此時(shí)小車的加速度（保留2位有效數(shù)字），將結(jié)果填入下表。 n 1 2 3 4 5 0.20 0.58 0.78 1.00 （4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖（c）中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a-n圖象。從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受的合外力成正比。 （5）利用a–n圖象求得小車（空載）的質(zhì)量為_______kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g=9.8 ms–2）。 （6）若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟（1），下列說(shuō)法正確的是_______（填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào)） A．a(chǎn)–n圖線不再是直線 B．a(chǎn)–n圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn) C．a(chǎn)–n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大 14．（xx課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷）某同學(xué)利用圖（a）所示實(shí)驗(yàn)裝置即數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，如圖（b）所示，實(shí)驗(yàn)中小車（含發(fā)射器）的質(zhì)量為200g，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到，回答下列問(wèn)題： 圖（a） 圖（b） （1）根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成_______（填“線性”或“非線性”）的關(guān)系。 （2）由圖（b）可知，圖線不經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)點(diǎn)，可能的原因是____________。 （3）若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是_______，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是_________。  1．D【解析】本實(shí)驗(yàn)就是利用控制變量法得到a，F(xiàn)，m三者的關(guān)系，A，B，C所述符合實(shí)驗(yàn)的思路和道理符合要求，故正確。 2．B【解析】平衡摩擦力時(shí)，小車不掛重物，故A錯(cuò)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后放開小車，C錯(cuò)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量，否則誤差很大，D錯(cuò)。 3．B【解析】實(shí)驗(yàn)中應(yīng)滿足A所述的條件，故A正確；實(shí)驗(yàn)中加速度不能根據(jù)公式求解，故B錯(cuò)誤；畫圖象時(shí)偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)已舍棄，誤差較小，故C正確；采用a－圖象，圖象為直線，更直觀，故D對(duì)。 4．AD【解析】（甲）圖表明，當(dāng)尚未加拉力時(shí)，小車就有加速度，造成的原因是平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大；（乙）圖表明，當(dāng)＝0即質(zhì)量無(wú)窮大時(shí)，在一個(gè)有限大小的力作用下產(chǎn)生了加速度，故也是因?yàn)槠胶饽Σ亮r(shí)木板傾角過(guò)大；（?。﹫D圖線與軸交點(diǎn)表明，小車在一拉力作用下，加速度卻為0，故是因?yàn)槠胶饽Σ亮r(shí)木板傾角過(guò)小。 5．（1）D （2）1.2 （3）沒(méi)有考慮砝碼盤的重力 【解析】（1）平衡摩擦力時(shí)，將木板適當(dāng)傾斜，使小車在木板上近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)，不用掛空砝碼盤，A錯(cuò)；每次改變砝碼及砝碼盤總質(zhì)量之后，應(yīng)重新平衡摩擦力，B錯(cuò)；砝碼及砝碼盤總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車及里面鉤碼的總質(zhì)量，此時(shí)可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砝碼及砝碼盤的重力，C錯(cuò)，D正確。所以選D。 （2）逐差法求加速度，T=0.1 s，由，代入數(shù)據(jù)得a =1.2 m/s2。 （3）未放入砝碼時(shí)，小車已有加速度，可以判斷原因是未計(jì)入砝碼盤的重力。 6．（1）小車的總質(zhì)量 小車所受外力 （2）在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比 C 【解析】（1）“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)采用了控制變量法來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律，所以應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受外力，來(lái)探究力與加速度的關(guān)系；（2）①由OA段是直線，證明了a-F成正比②設(shè)鉤碼的質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，以小車、鉤碼整體為研究對(duì)象得：，以小車為研究對(duì)象得，聯(lián)立解得，當(dāng)時(shí)，本實(shí)驗(yàn)用鉤碼的總重力代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力，小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近于小車的質(zhì)量，誤差越大；反之小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)誤差越小，所以本實(shí)驗(yàn)的選項(xiàng)C正確。 7．（1）偏大 （2）M遠(yuǎn)大于m （3）0.20 【解析】（1）圖中當(dāng)F=0時(shí)，a≠0。也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)，小車的加速度不為0，說(shuō)明小車的摩擦力小于重力的分力，所以原因是平衡摩擦力時(shí)角度過(guò)大； （2）根據(jù)牛頓第二定律得，，解得，則繩子的拉力，知當(dāng)砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量時(shí)，滑塊所受的拉力等于砝碼的總重力，所以應(yīng)滿足的條件是砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量。 （3）由得。 8．【答案】平衡摩擦力 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶點(diǎn)跡分布均勻 否 0.02 0.18 【解析】為使小車受到的合外力等于繩子的拉力，應(yīng)平衡摩擦力，不掛小盤，調(diào)節(jié)斜木板的傾角，使小車能勻速滑下，是為了平衡摩擦力；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)時(shí)間間隔相等，若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶點(diǎn)跡分布均勻，說(shuō)明小車做勻速運(yùn)動(dòng)；從小車上取質(zhì)量為mx的砝碼放到小盤中，小盤、小車、砝碼的總質(zhì)量是保持不變的，故不需要滿足小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的質(zhì)量；，圖線的斜率k= 25 m/（kgs2），截距b=0.5m/s2，斜率，，聯(lián)立解得：m1=0.02 kg m2=0.18 kg。 9．（1）x4 （2）①a-F圖象如圖所示 ②小車、砝碼盤和砝碼組成的系統(tǒng) 未計(jì)入砝碼盤的重力 【解析】（1）因小車做勻變速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可判斷，x4計(jì)算錯(cuò)誤；根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得：，，，聯(lián)立得：；（2） ①描點(diǎn)作圖，如圖所示 ②從小車上取下砝碼放在砝碼盤里，小車、砝碼盤和砝碼組成的系統(tǒng)的質(zhì)量保持不變，所以研究對(duì)象為小車、砝碼盤和砝碼組成的系統(tǒng)；由圖知力F等于零時(shí)，加速度不為零，故是因?yàn)槲从?jì)入砝碼盤的重力 10．（1）0.43 （2） 不需要 （3）如圖所示 F/N a/（ms-2） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 （4）沒(méi)有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不足 【解析】（1）根據(jù)逐差法，代入數(shù)據(jù)解得：a=0.43 m/s2；（2 ）繩上的拉力由傳感器直接測(cè)得，故不需要滿足重物P的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車A的質(zhì)量；（3）如圖所示 F/N a/（ms-2） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 （4）由圖知，圖象與F軸相交，拉力小于某一數(shù)值時(shí)，加速度為零，所以是因?yàn)闆](méi)有平衡摩擦力或者摩擦力平衡的不夠。 11．（1）錯(cuò)誤 （2）C （3） 0.60 【解析】（1）如果墊高一端，小車開始從靜止滑下，表明物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小車有加速度了，即。 （2）由于按照第（1）步的操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)之前已經(jīng)有加速度了，縱坐標(biāo)為正值，a與F不再是正比例關(guān)系，而應(yīng)是一次函數(shù)關(guān)系。 （3）由于紙帶是4段，則加速度為。 12．【答案】（1）Ⅱ （2）1 kg 1 N （3）1.93 m/s2 1.19 m/s 【解析】（1）軌道水平時(shí)，小車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受摩擦力的作用，故當(dāng)拉力較小時(shí)，小車不動(dòng)，加速度為零，即圖像應(yīng)與F軸正半軸相交，所以是圖像Ⅱ；（2）根據(jù)牛頓第二定律知，a-F圖象的斜率等于質(zhì)量的倒數(shù)，由圖可得小車和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量為1 kg；當(dāng)拉力F等于1 N時(shí)小車開始運(yùn)動(dòng)，故小車在水平軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力大小為1 N；（3）根據(jù)逐差法，其中T=0.01 s，代入數(shù)據(jù)可得加速度a=1.93 m/s2；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，解得v= 1.19 m/s。 13．（3）0.39（4）如圖所示（5）0.45（6）BC 【解析】（3）因?yàn)樾≤囎龀跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)，故將（2，0.78）代入可得。 （4）根據(jù)描點(diǎn)法可得如圖所示圖線。 （5）根據(jù)牛頓第二定律可得，代入m=0.010 kg，n=1、2、3、4、5，以及相應(yīng)的加速度求可得。 （6）因?yàn)槿绻黄胶饽Σ亮Γ瑒t滿足的形式，所以故直線不過(guò)原點(diǎn)，但仍是直線，A錯(cuò)誤B正確；隨著n的增大，小車的總質(zhì)量在減小，故直線的斜率變大，故C正確。 【考點(diǎn)定位】驗(yàn)證牛頓第二定律的應(yīng)用 【方法技巧】對(duì)于高中實(shí)驗(yàn)，要求能明確實(shí)驗(yàn)原理，認(rèn)真分析各步驟，從而明確實(shí)驗(yàn)方法；同時(shí)注意掌握?qǐng)D象的性質(zhì)，能根據(jù)圖象進(jìn)行分析，明確對(duì)應(yīng)規(guī)律的正確應(yīng)用。 14．【答案】（1）非線性（2）存在摩擦力（3）調(diào)整軌道傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量 【解析】（1）根據(jù)該同學(xué)描繪的加速度和鉤碼質(zhì)量的圖象是一條曲線而不是直線，所以是非線性關(guān)系。 （2）根據(jù)圖（b）可知當(dāng)鉤碼有一定質(zhì)量，即細(xì)線有一定拉力時(shí)，小車加速度仍等于0，說(shuō)明小車合力等于0，所以可能除拉力外小車還受到摩擦力作用。 （3）實(shí)驗(yàn)改進(jìn)部分有兩個(gè)要求，第一個(gè)就是圖象不過(guò)原點(diǎn)，需要平衡摩擦力，所以調(diào)整軌道傾斜度，第二個(gè)就是圖象是曲線，因?yàn)樾≤嚨暮狭醇?xì)線拉力并不等于鉤碼重力，而是拉力只有當(dāng)時(shí)。，圖象近似為直線。 【考點(diǎn)定位】探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)探究 【方法技巧】從原理出發(fā)，即F=ma，分析不過(guò)原點(diǎn)，不成正比的原因，重點(diǎn)是對(duì)原理的理解。  一、牛頓第二定律 1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟 成正比，跟物體的 成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2．關(guān)系式：F= ma，式中F為物體所受的 ，k是比例系數(shù)。 3．對(duì)牛頓第一定律的理解 （1）瞬時(shí)性：根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)于質(zhì)量確定的物體而言，其加速度的大小和方向完全由物體受到的合力的大小和方向所決定。加速度和物體所受的合力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，保持 關(guān)系。 （2）矢量性：F=ma是一個(gè)矢量式，力和加速度都是矢量，物體的加速度的方向由物體所受 的方向決定。已知F合的方向，可推知a的方向，反之亦然。 （3）同體性：a=中各量都是屬于同一物體的，即研究對(duì)象的統(tǒng)一性。 （4）獨(dú)立性：F產(chǎn)生的a是物體的合加速度，x方向的合力產(chǎn)生x方向的加速度，y方向的合力產(chǎn)生y方向的加速度，牛頓第二定律的分量式為 。 二、力的單位 1．在國(guó)際單位制中力的單位是牛頓，符號(hào)為 ，它是根據(jù)牛頓第二定律定義的：使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速度的力，叫做1 N，即 。 . 2．比例系數(shù)k的意義 （1）在F=kma中，k的選取有一定的任意性。 （2）在國(guó)際單位制中k=1，牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： ，式中F、m、a的單位分別為N，kg，m/s2。 作用力 質(zhì)量 合外力 一一對(duì)應(yīng) 合力 Fx=max，F(xiàn)y=may N 1 N=kg m/s2 F=ma  一、牛頓第二定律的理解 【例題1】一質(zhì)點(diǎn)受多個(gè)力的作用，處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)使其中一個(gè)力的大小逐漸減小到零，再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來(lái)的大小。在此過(guò)程中，其他力保持不變，則質(zhì)點(diǎn)的加速度大小a和速度大小v的變化情況是 A．a(chǎn)和v都始終增大 B．a(chǎn)和v都先增大后減小 C．a(chǎn)先增大后減小，v始終增大 D．a(chǎn)和v都先減小后增大 參考答案：C 試題解析：質(zhì)點(diǎn)在多個(gè)力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其中一個(gè)力必與其余各力的合力等值反向。當(dāng)該力大小逐漸減小到零的過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)所受合力從零開始逐漸增大，做加速度逐漸增大的加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)該力再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來(lái)大小的過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)所受合力方向仍不變，大小逐漸減小到零，質(zhì)點(diǎn)沿原方向做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，故C正確。 二、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 （1）力是產(chǎn)生加速度的原因。 （2）作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律。 （3）速度的改變需經(jīng)歷一定的時(shí)間，不能突變；有力就一定有加速度，但有力不一定有速度。 【例題2】如圖所示，在水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的平板車上有一圓柱體，其質(zhì)量為m且與豎直擋板及斜面間均無(wú)摩擦。當(dāng)車的加速度a突然增大時(shí)，斜面對(duì)圓柱體的彈力F1和擋板對(duì)圓柱體的彈力F2的變化情況是（斜面傾角為θ） A．F1增大，F(xiàn)2不變 B．F1增大，F(xiàn)2增大 C．F1不變，F(xiàn)2增大 D．F1不變，F(xiàn)2減小 參考答案：C 試題解析：對(duì)圓柱體受力分析，沿水平方向和豎直方向建坐標(biāo)系，分別根據(jù)平衡條件和牛頓第二定律得F1cos θ=G，F(xiàn)2－F1sin θ=ma，故隨著加速度的增大，F(xiàn)1不變，F(xiàn)2增大，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 三、牛頓第二定律的瞬時(shí)性 （1）剛性繩（或接觸面）——不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷（或脫離）后，其彈力立即消失，不需要形變恢復(fù)時(shí)間。 （2）彈簧（或橡皮繩）——兩端同時(shí)連接（或附著）有物體的彈簧（或橡皮繩），特點(diǎn)是形變量大，其形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間，在瞬時(shí)性問(wèn)題中，其彈力的大小往往可以看成保持不變。 【例題3】水平面上有一個(gè)質(zhì)量為m=2 kg的小球，小球與水平輕彈簧及與豎直方向成θ=45角的不可伸長(zhǎng)的輕繩一端相連，如圖所示，此時(shí)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，且水平面對(duì)小球的彈力恰好為零。已知小球與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，當(dāng)剪斷輕繩的瞬間，取g= 10 m/s2，以下說(shuō)法正確的是 A．此時(shí)輕彈簧的彈力大小為20 N B．小球的加速度大小為8 m/s2，方向向左 C．若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度大小為10 m/s2，方向向右 D．若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度為0 參考答案：ABD 試題解析：因?yàn)槲醇魯噍p繩時(shí)水平面對(duì)小球的彈力為零，故小球在繩沒(méi)有斷時(shí)受重力、輕繩的拉力FT和彈簧的彈力F作用而處于平衡狀態(tài)。依據(jù)平衡條件得：豎直方向有 FTcos θ=mg，水平方向有FTsin θ=F，解得輕彈簧的彈力為F=mgta