(广东专用)高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律微专题18实验验证牛顿运动定律粤教

(广东专用)2018年高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律微专题18实验：考证牛顿运动定律粤教版!(广东专用)2018年高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律微专题18实验：考证牛顿运动定律粤教版!(广东专用)2018年高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律微专题18实验：考证牛顿运动定律粤教版!实验：考据牛顿运动定律[方法点拨](1)控制变量法．(2)图象法．1．用图1甲所示装置“研究小车加快度与力、质量的关系”．请思虑并完成相关内容：图1实验时，为平衡摩擦力，以下操作正确的选项是________．A．连着砂桶，合适调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动B．取下砂桶，合适调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动C．取下砂桶，合适调整木板右端的高度，直到小车缓慢沿木板做直线运动(2)图乙是实验中获取的一条纸带，已知相邻计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源频率为50Hz，由此可求出小车的加快度a＝________m/s2(计算结果保留三位有效数字)．(3)一组同学在保持木板水平时，研究小车质量必然的情况下加快度a与合外力F的关系，得到如图丙中①所示的a－F图线．则小车运动时碰到的摩擦力f＝______N，小车质量M＝________kg.若该小组正确完成了步骤(1)，获取的a－F图线应该是图丙中的________(填“②”“③”或“④”)．2．某研究性学习小组利用如图2所示装置研究圆滑斜面上物体的加快度与物体质量及斜面倾角的关系．以下实验方法，可以采用________．A．等效法B．控制变量法C．放大法D．累积法(2)实验中，经过向小车放入钩码来改变小车质量，只要测出小车从长为L的斜面顶端滑至底端的时间t，就可以由公式a＝________________求出加快度．1图2(3)实验中经过改变方木块垫放地址来调整长木板的倾角，由于没有量角器，因此经过测量出长木板顶端到水平面的高度hh，求出倾角α的正弦值sinα＝.某同学记录了高度和加快度L的对应值，并在坐标纸上建立合适的坐标系后描点作图如图3，请依照他所作的图线求出当地的重力加快度g＝________m/s2.图33．为了研究加快度与力的关系，某同学设计了如图4所示的实验装置，一端带有定滑轮的长木板水平放置，长木板上安装两个相距为d的光电门；放在长木板上的滑块经过绕过定滑轮的细线与力传感器相连，力传感器下挂一重物．拉滑块的细线的拉力大小F等于力传感器的示数．让滑块从光电门1处由静止释放，运动一段时间t后，经过光电门2.改变重物质量，重复以上操作，获取下表中的5组数据．(取g＝10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)图4次数a－2/N/(m·s)F12345(1)若测得两光电门之间距离d＝0.5m，运动时间t＝0.5s，则滑块的加快度a＝________m/s2.(2)依照表中数据在图5中画出a－F图象．2图5依照图象可得滑块的质量m＝________kg，滑块和长木板间的动摩擦因数μ＝________.4．某同学利用“考据牛顿第二定律”的实验器材，测量滑块和长木板之间的动摩擦因数．如图6所示，带滑轮的长木板水平放置，力传感器固定在墙上，轻绳分别超出固定在滑块上和固定在长木板尾端的滑轮，一端与力传感器连接，另一端竖直悬挂一砂桶，砂桶距地面足够远．调治两滑轮的地址使轻绳与长木板平行，不计轻绳与各滑轮之间的摩擦．图6实验时，必然要进行的操作是______(填选项前的字母)．A．将长木板右端垫高以平衡摩擦力B．使砂和砂桶的总质量远小于滑块质量C．将打点计时器接交流电源D．用天平测砂和砂桶的总质量实验时，记录力传感器的示数F,用天平测出滑块质量m,由纸带上的点求出加快度a.依照这些数据,可以得出滑块和长木板间的动摩擦因数的表达式μ＝________.(重力加快度为g)5．如图7甲所示，一端带有定滑轮的长木板放置在水平桌面上，凑近长木板的左端固定有一光电门，右端放置一带有挡光片的小车，小车和挡光片的总质量为M，细线绕过定滑轮，一端与小车相连，另一端挂有6个钩码，已知每个钩码的质量为m，且M＝4m.图7(1)用游标卡尺测出小车上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则挡光片宽度d＝________cm.(2)实验时为了除掉摩擦力的影响，可以把木板右端合适垫高，调治木板的倾斜度，直到使小3车在________(填“受”或“不受”)细线的拉力时能沿木板做________直线运动．(3)将小车从木板右端由静止释放，小车上的挡光片经过光电门的时间为t1，则小车经过光电门的速度为______(用题给字母表示)．(4)开始实验时，细线另一端挂有6个钩码，由静止释放小车后细线上的拉力为F1，接着每次实验时将1个钩码移放到小车上，当细线挂有3个钩码时细线上的拉力为2，则FF________2F(填“大于”“等于”或“小于”)．12(5)若每次搬动钩码后都从同一地址释放小车，设挡光片(宽度为d，且d?L)与光电门的距离为,细线所挂钩码的个数为，测出每次挡光片经过光电门的时间为t,测出多组数据,并绘Ln1出n－t2图象如图8所示,已知图线斜率为k,则当地重力加快度为_______(用题给字母表示)．图86．为测量一铅块的质量，某同学设计了图9a所示的实验．将铅块和钩码用超出定滑轮的细绳连接，在质量为200g的钩码下端拴上穿过打点计时器的纸带，闭合电源释放铅块，铅块下降,打点计时器在纸带上打下一系列的点.图b为纸带的一部分,其中A、B、C、D为四个连续的点，已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上,当地的重力加快度g＝9.75m/s2，不计滑轮的质量及摩擦，回答以下问题：(计算结果保留三位有效数字)图9计时点D对应刻度尺的刻度值为________cm；铅块的加快度大小为________m/s2；可求得铅块的质量为________kg.7．某实验小组在“研究加快度与物体受力的关系”实验中，设计出以下的实验方案，其实验装置如图10所示．已知小车质量M＝g，砝码盘质量m＝g，打点计时器所使用的0交流电频率f＝50Hz.其实验步骤是：4图10A．按图中所示安装好实验装置；B．调治长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；C．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；D．将小车置于打点计时器旁,先接通电源,再松开小车,打出一条纸带,由纸带求得小车的加快度a；E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复B～D步骤，求得小车在不同样合外力F作用下的加快度．回答以下问题：(1)按上述方案做实验，可否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(填“是”或“否”)．实验中打出的其中一条纸带如图11所示，由该纸带可求得小车的加快度a＝________m/s2.图11某同学将相关测量数据填入他所设计的表格中，以下表：次数12345砝码盘中砝码的重力/NF小车的加快度a/(m·s－2)他依照表中的数据画出a－F图象(如图12)．造成图线但是坐标原点的最主要原因是_________，从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是_______，其大小为________.5图126答案精析1．(1)B②解析(1)在平衡摩擦力时，应使小车所受重力沿木板斜面方向的分力等于小车所受摩擦力，因此应该取下砂桶，轻推小车后，小车能匀速下滑，B项正确．将所得纸带分为等时的两大段，由逐差公式s＝aT2可知，小车的加快度为：a＝12.22＋79＋7.41＋cm/s2＝1.60m/s2.9×0.12(3)木板水平时，由牛顿第二定律F－f＝Ma得1f，结合图象可知，a＝0时，f＝F＝a＝F－MMN；当F＝0时，f＝0.50m/s2，因此M＝0.20kg.无论可否平衡摩擦力，a－F图线的斜率都M等于小车质量的倒数，故正确完成实验步骤(1)所获取的实验图线应过原点且与图线①平行，因此应是图线②.22．(1)B(2)t2解析(1)要研究圆滑斜面上物体的加快度与物体质量及斜面倾角的关系，由于有两个变量，12可采用控制变量法，B正确．(2)小车在圆滑斜面上做初速度为零的匀加快运动，由L＝2at可得＝2L＝sinα，－sinα图象的斜率表2.(3)小车在圆滑斜面上运动时，其加快度ataga示重力加快度，得g＝9.6m/s2.3．(2)见解析图122d2×22解析(1)依照运动学公式d＝2at得，a＝t2＝m/s＝4.0m/s.以下列图F(3)依照F－μmg＝ma得a＝－μg，因此滑块运动的加快度a和所受拉力F的关系图象的斜m率等于滑块质量的倒数．7由图象得加快度a和所受拉力F的关系图象的斜率k＝4，因此滑块的质量m＝0.25kg.由图象得，当＝0.5N时，滑块刚要开始滑动，因此滑块与轨道间的最大静摩擦力等于FN.而最大静摩擦力等于滑动摩擦力，即μ＝0.5N，解得μ＝0.2.mg4．(1)C2F－ma(2)mg解析(1)由于采用了力传感器，可直接读出轻绳的拉力，不需要使砂和砂桶的总质量远小于滑块质量，也不需要测量砂和砂桶的总质量，选项B、D错误；由于是测量滑块与长木板之间的动摩擦因数，因此不需要将长木板右端垫高以平衡摩擦力，选项A错误；打点计时器必定接交流电源才能使用，选项C正确．(2)由于滑块上有动滑轮，滑块所受拉力为2F.对滑块，2F－ma由牛顿第二定律，2F－μmg＝ma，解得：μ＝mg.d5d25．(2)不受匀速(3)t1(4)小于(5)kL解析(1)游标卡尺的主尺读数为5mm，游标尺读数为0.05×4mm＝0.20mm，则最后读数为5.20mm＝0.520cm.(2)当小车不受细线的拉力时，重力沿木板向下的分力若与摩擦力平衡，小车做匀速直线运动．(3)极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小，则小车经过光电门的速度为d.(4)当细线挂有6个钩码时，对小车和钩码整体解析，16mg＝0.6g，对小车分t＋6Mm析，依照牛顿第二定律得F＝Ma＝4m×g＝mg，当细线挂有3个钩码时，对整体解析，113mga2＝＝g，对小车解析，依照牛顿第二定律得F2＝7ma2＝mg，可知F1＜2F2.(5)小车10m经过光电门的速度d2d2＝2aL，由于a＝nmgngn＝5d2v＝，依照v＝2aL，得t2＝，代入解得gLt2，t10m105d25d2图线的斜率k＝gL，解得g＝kL.6．解析(1)依照刻度尺读数规则，毫米刻度尺需要估读到0.1mm，计时点D对应刻度尺的刻2s2度值为7.60cm.(2)由s＝aT可得铅块的加快度大小a＝T2＝5.00m/s.(3)以铅块和钩码整体为研究对象，由牛顿运动定律得Mg－mg＝(M＋m)a，解得铅块的质量M＝0.621kg.7．(1)否(3)在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力(只要涉及“未考