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2019-2020年高考物理大全分類解析 專題32 驗證牛頓運(yùn)動定律 1（xx高考四川理綜第8題）（2）（11分） 如圖1所示，某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗思想、原理及操作，進(jìn)行“探究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實(shí)驗： 　?、贋檫_(dá)到平衡阻力的目的，取下細(xì)繩和托盤，通過調(diào)節(jié)墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做___________運(yùn)動。 ②連接細(xì)繩及托盤，放入砝碼，通過實(shí)驗得到圖2所示的紙帶。紙帶上O為小車運(yùn)動起始時刻所打的點(diǎn)，選取時間間隔為0.1s的相鄰計數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G。實(shí)驗時小車所受拉力為0.2N，小車的質(zhì)量為0.2kg. 請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化△Ek，補(bǔ)填表中空格（結(jié)果保留至少小數(shù)點(diǎn)后第四位）。 0——B O—C O—D O—E O—F W/J 0.0432 0.0572 0.0734 0.0915 /J 0.0430 0.0570 0.0734 0.0907 分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗誤差允許的范圍內(nèi)W=△Ek，與理論推導(dǎo)結(jié)果一致。 ③實(shí)驗前已測得托盤的質(zhì)量7.710-3kg,實(shí)驗時該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為_________kg(g取9.8m/s2,結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位) (2)①勻速直線 ②0.1115 0.1105 ③0.015 解析：在O—F過程中，小車所受合外力做的功W=FOF=0.20.5575J=0.1115J。打 2（xx高考天津理綜物理第9題）(2）某實(shí)驗小組利用圖示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系． ①下列做法正確的是 （填字母代號） A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行 B．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴木塊上 C．實(shí)驗時，先放開木塊再接通打點(diǎn)計時器的電源 D．通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，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)動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量 木塊和木塊上硅碼的總質(zhì)量（填遠(yuǎn)大于，遠(yuǎn)小于，或近似于） ③甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a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摩擦因數(shù)分別為μ甲，μ乙，由圖可知，m甲 m乙 μ甲 μ乙（填“大于”、“小于”或“等于”) 答案：①AD ②遠(yuǎn)小于 ③小于 大于 2003~xx年高考題 1.（10分）（xx安徽理綜）圖1為“驗證牛頓第二定律”的實(shí)驗裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為，小車和砝碼的總質(zhì)量為M。實(shí)驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮　? (1)實(shí)驗中，為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板上滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行。接下來還需要進(jìn)行的一項操作是 A. 將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，給打點(diǎn)計時器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動。 B. 將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動。 C. 將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動。 (2)實(shí)驗中要進(jìn)行質(zhì)量和M的選取，以下最合理的一組是 A. M=20 g,m=10g、15 g、20、25 g、30 g、40 g B. M =200 g, m=20 g、40 g、60、80 g、100 g、120 g C. M =400 g, m=10 g、15 g、20、25 g、30 g、40 g D. M =400 g, m=20 g、40 g、60、80 g、100 g、120 g （3）圖2 是實(shí)驗中得到的一條紙帶， 、、、、、、為7個相鄰的計數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出。量出相鄰的計數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為=4.22 cm、=4.65 cm、=5.08 cm、=5.49 cm、=5.91 cm、=6.34 cm 。已知打點(diǎn)計時器的工作頻率為50 Hz，,則小車的加速度a= m/s2 （結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。 2.（xx全國理綜）圖1為驗證牛頓第二定律的實(shí)驗裝置示意圖。圖中打點(diǎn)計時器的電源為50Hz的交流電源，打點(diǎn)的時間間隔用Δt表示。在小車質(zhì)量未知的情況下，某同學(xué)設(shè)計了一種方法用來研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”。 （1）完成下列實(shí)驗步驟中的填空： ①平衡小車所受的阻力：小吊盤中不放物塊，調(diào)整木板右端的高度，用手輕撥小車，直到打點(diǎn)計時器打出一系列________的點(diǎn)。 ②按住小車，在小吊盤中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊，在小車中放入砝碼。 ③打開打點(diǎn)計時器電源，釋放小車，獲得帶有點(diǎn)跡的紙帶，在紙帶上標(biāo)出小車中砝碼的質(zhì)量m。 ④按住小車，改變小車中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③。 ⑤在每條紙帶上清晰的部分，每5個間隔標(biāo)注一個計數(shù)點(diǎn)。測量相鄰計數(shù)點(diǎn)的間距s1，s2，…。求出與不同m相對應(yīng)的加速度a。 ⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上做出--m關(guān)系圖線。若加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比，則與m處應(yīng)成_________關(guān)系（填“線性”或“非線性”）。 （2）完成下列填空： （?。┍緦?shí)驗中，為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時，小車所受的拉力近似不變，小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是_______________________。 （ⅱ）設(shè)紙帶上三個相鄰計數(shù)點(diǎn)的間距為s1、s2、s3。a可用s1、s3和Δt表示為a=__________。圖2為用米尺測量某一紙帶上的s1、s3的情況，由圖可讀出s1=__________mm，s3=__________mm。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。 （ⅲ）圖3為所得實(shí)驗圖線的示意圖。設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓定律成立，則小車受到的拉力為___________，小車的質(zhì)量為___________。 3：（xx山東理綜）某同學(xué)設(shè)計了如圖3所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d。開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板開始運(yùn)動為止，記圖3 下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1。然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動到PQ處的時間t。 ①木板的加速度可以用d、t表示為a= ；為零減小測量加速度的偶然誤差可以采用的辦法是（一種即可） 。 ②改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系。下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗結(jié)果的是 。 ③用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是 a． 可以改變滑動摩擦力的大小 b． 可以更方便地獲取多組實(shí)驗數(shù)據(jù) c． 可以比較精確地測出摩擦力的大小 d． 可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗精度 答案： 增大d或讓F1大于F0的前提下盡量小 c b 4.（xx江蘇物理11，10分）“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗裝置如圖6甲所示。 （1）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖6乙所示。計時器打點(diǎn)的時間間隔為0.02s。從比較清晰的點(diǎn)起，每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的距離。該小車的加速度a= m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （2）平衡摩擦力后，將5個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砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝碼的總重力F的實(shí)驗數(shù)據(jù)如下表： 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(m/s2) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70 請根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)作出a—F的關(guān)系圖象。 圖6丁 （3）根據(jù)提供的實(shí)驗數(shù)據(jù)作出的a—F圖線不通過原點(diǎn)，請說明主要原因。 4.答案：（1）0.16 （2）如右圖6丁所示。 （3）未計入砝碼盤的重力。 解析：由△s=at2可得（3.83—3.52）10-2=2aT2，T=0.10s，解得a=0.16 m/s2。由實(shí)驗數(shù)據(jù)作出的a—F圖線可看出，當(dāng)砝碼盤中砝碼總重力F=0時，小車就具有加速度0.2 m/s2，其主要原因是砝碼盤中沒有放入砝碼時，在砝碼盤的重力作用下拉著小車做加速運(yùn)動。 點(diǎn)評：在利用△s=at2進(jìn)行相關(guān)計算時，若△s是鄰差，則△s=at2；若△s是隔差，△s=sm—sn，則sm—sn=（m—n）at2。 5．（xx年高考海南物理）現(xiàn)要驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運(yùn)動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面（如圖）、小車、計時器一個、米尺。 （１）填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?，完善以下?shí)驗步驟（不考慮摩擦力的影響）： ① 小車自斜面上方一固定點(diǎn)Ａ1從靜止開始下滑至斜面底端Ａ2，記下所用的時間t。 ② 用米尺測量Ａ1與Ａ2之間的距離s，則小車的加速度____________。 ③ 用米尺測量Ａ1相對于Ａ2的高度h。設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力Ｆ＝________。 ④ 改變_________________，重復(fù)上述測量。 ⑤ 以h為橫坐標(biāo)，1/t2為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)作用作圖。如能得到一條過原點(diǎn)的直線，則可以驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運(yùn)動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。 （２）在探究如何消除上述實(shí)驗中摩擦阻力影響的過程中，某同學(xué)設(shè)計的方案是： ① 調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑。測量此時Ａ1點(diǎn)相對于斜面底端Ａ2的高度ho。 ② 進(jìn)行（1）中的各項測量。 ③ 計算與作圖時用（h－h(huán)o）代替h。　 對此方案有以下幾種評論意見： Ａ. 方案正確可行 Ｂ. 方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運(yùn)動。 Ｃ. 方案的理論依據(jù)有問題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)。 其中合理的意見是________。