全国高中物理试题汇编月第一期C实验：验证牛顿定律含解析

C4实验：验证牛顿定律【题文】（物理卷•届山东省潍坊市重点高中上学期期中考试（.10））12.（6分）用如图所示的装置探究“加速度与物体受力的关系”，小车所受拉力及其速度可分别由拉力传感器和速度传感器记录。（1）实验主要步骤如下：A速度传感器安装在长木板的A、B两点，测出两点间的距离LB将拉力传感器固定在小车上C平衡摩擦力，让小车在没有拉力作用时能做匀速运动D把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与轻质小盘（盘中放置砝码）相连。E接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率、；F改变小盘中法码的数量，重复D的操作．由以上实验课得出加速度的表达式a=。为减小实验误差两速度传感器间的距离L应适当（“大写”或“小些”）（2）现已得出理论上的a—F图线，某同学又用描点法根据实验所得数据，在坐标上作出了由实验测得的a—F图线，对比实验结果与理论计算得到的两个关系图线，偏差的主要原因是。【知识点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系．C4【答案解析】（1），大些；（2）没有完全平衡摩擦力．解析：：（1）根据匀变速直线运动的位移与速度公式：vB2-vA2=2aL，解得：a=．两速度传感器间的距离L越大，A、B的速度差值越大，误差越小．

（2）a-F图线如图所示，对比图象可知，实际图象没有过原点而是和横坐标有交点，造成原因为没有完全平衡摩擦力．【思路点拨】根据运动学公式中速度和位移的关系可以写出正确的表达式；对比实际与理论图象可知，有外力时还没有加速度，由此可得出产生偏差原因．明确实验原理，正确进行误差分析和数据处理是对学生学习实验的基本要求，要加强这方面的训练．【题文】（物理卷·届辽宁省沈阳市东北育才学校高三上学期第一次模拟考试（.09））14．（10分）图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为，小车和砝码的总质量为。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是()A.将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。B.将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。C.将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动。(2)实验中要进行质量和的选取，以下最合理的一组是()A.=200,=10、15、20、25、30、40B.=200,=20、40、60、80、100、120C.=400,=10、15、20、25、30、40D.=400,=2040、60、80、100、120（3）图2是试验中得到的一条纸带，、、、、、、为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为=4.22cm、=4.65cm、=5.08cm、=5.49cm、=5.91cm、=6.34cm。已知打点计时器的工作效率为50Hz，则小车的加速度=m/s2（结果保留2位有效数字）。【答案】【知识点】验证牛顿第二运动定律．C4【答案解析】（1）B（2）C（3）0.42解析：：（1）为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动，即平衡摩擦力．故选：B

（2）当m＜＜M时，即当沙和沙桶总质量远远小于小车和砝码的总质量，绳子的拉力近似等于沙和沙桶的总重力．因此最合理的一组是C．故选：C．

（3）相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，相邻的计数点时间间隔为T=0.1s，

利用匀变速直线运动的推论△x=at2，得：sDE-sAB=3a1T2sEF-sBC=3a2T2sFG-sCD=3a3T2

为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值得：

a=（a1+a2+a3）=m/s2=0.42m/s2

【思路点拨】1、小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应平衡摩擦力；2、当沙和沙桶总质量远远小于小车和砝码的总质量，即m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于沙和沙桶的重力；3、根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．【题文】（物理卷·届江西省师大附中高三10月月考（.10））12．某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图所示的操作，将一个长方体木块放在水平桌面上，然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力F，并用另外一个传感器对木块的运动状态进行监测，右表是其记录的实验数据。木块的重力为10.00N，重力加速度g=9.80m/s2,根据表格中的数据回答下列问题（答案保留3位有效数字）：（1）木块与桌面间的动摩擦因数=；（2）实验次数5中监测到的加速度=m/s2．实验次数运动状态水平拉力N1静止3.622静止4.003匀速4.014匀加速5.015匀加速5.49【答案】【知识点】探究影响摩擦力的大小的因素．C4【答案解析】(1)0.401(2)1.45解析：：（1）当物体在水平拉力作用下匀速运动时，拉力大小等于滑动摩擦力大小，物体所受滑动摩擦力为：Ff=4.01N，滑动摩擦力为：Ff=FNμ…①FN=mg…②联立①②，解得：μ==0.401．（2）根据牛顿第二定律有：F5-Ff=ma，带入数据解得：a=1.45m/s2．【思路点拨】（1）水平力作用下物体匀速运动时，所受滑动摩擦力等于水平拉力，物体在水平力作用下沿水平面运动时，FN=mg，Ff=F=FNμ由此可求出滑动摩擦因数大小；

（2）根据牛顿第二定律列方程可以求出物体的加速度大小．滑动摩擦力大小跟压力大小、接触面粗糙程度有关，跟物体受到的拉力大小、物体的运动速度都没有关系，正确根据物体所处状态列方程求解．【题文】（物理卷·届江西省师大附中高三10月月考（.10））13．在研究“物体加速度与力的关系”的实验中，某学习小组使用的实验装置如图所示：(1)由于没有打点计时器，该小组让小车由静止开始运动，发生位移，记录时间，则小车的加速度的表达式为=___________。(2)指出该实验中的一个明显疏漏：___。纠正了疏漏之处后，保持小车的质量不变，改变砂桶与砂的总重力，多次实验，根据得到的数据，在图象中描点（如图所示）。结果发现右侧若干个点明显偏离直线，造成此误差的主要原因是。A．轨道倾斜不够 B．轨道倾斜过度C．砂桶与砂的总重力太大 D．所用小车的质量太大(3)若不断增加砂桶中砂的质量，图象中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度的趋向值为_____。【答案】【知识点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系．C4【答案解析】（1）（2）没有倾斜轨道，平衡摩擦力C（3），解析：：（1）：根据x=可求出：a=；（2）：要使小车受到的拉力为合力，实验前首先应平衡摩擦力，所以明显的疏漏是没有倾斜轨道，即没有平衡摩擦力；分别对小车与砂桶受力分析，可求出加速度的表达式应为：a=当满足M＞＞m的前提下，a=F，a-F图象的斜率为定值，图象是倾斜直线，当m逐渐增大时，斜率k=应逐渐减小，所以C正确ABD错误；（3）：由上题得到的表达式a=可知，当m不断增加时，图象的斜率k=将趋于0，即加速度的趋向值为0；【思路点拨】（1）根据运动学公式的位移时间关系即可求解；题（2）根据实验原理可知，在平衡摩擦力的前提下，小车受到的拉力才等于合力，根据牛顿第二定律求出加速度a的表达式，然后通过讨论图象斜率与砂桶质量m的关系即可求解；题（3）对求出的加速度a与F的表达式，然后讨论a-F图象的斜率变化趋势即可．应明确“探究物体加速度与力关系”实验的原理是：①在平衡摩擦力的前提下，小车受到的拉力才等于合力；②在满足砂桶质量m远小于小车质量M的前提下，绳子拉力才等于砂桶的重力mg；③讨论a-F图象变化趋势时，应通过写出a的准确表达式，然后再讨论a-F图象的斜率变化趋势即可．【题文】（物理卷·届江苏省扬州中学高三10月质量检测（.10））8．如图所示，一根细绳的上端系在O点，下端系一个重球B，放在粗糙的斜面体A上．现用水平推力F向右推斜面体使之在光滑水平面上向右匀速运动一段距离（细绳尚未到达平行于斜面的位置）．在此过程中A.小球B做匀速圆周运动B.摩擦力对重球B做正功C.水平推力F和重球B对A做功的绝对值大小相等D.A对重球B所做的功与重球B对A所做的功绝对值大小相等【答案】【知识点】共点力平衡的条件及其应用；功的计算．C4E1【答案解析】BC解析：A、小球B的线速度大小是变化的，故不是匀速圆周运动．故A错误．B、斜面对B的摩擦力沿斜面向下，与B的位移方向夹角为锐角，所以斜面的摩擦力对m做正功，故B正确；C、A匀速运动，动能不变，根据动能定理水平推力F和重球B对A做功的绝对值大小相等；C正确；D、A对B的弹力和B对A的弹力是一对作用力和反作用力，大小相等，但是B的位移和A的位移不相等，故A对重球B所做的功与重球B对A所做的功绝对值大小不相等．D错误；故选：BC．【思路点拨】根据恒力做功的表达式W=FScosθ，功的正负可以看力与位移的夹角，当θ＜90°时，力做正功；当θ=90°时，力不做功；当θ＞90°时，力做负功．解决本题的关键掌握功的正负的判断方法，以及会灵活利用动能定理比较功的大小．【题文】（物理卷·届江苏省扬州中学高三10月质量检测（.10））三、简答题：本题分必做题（第10、11题）和选做题（第12题）两部分，满分42分．请将解答填在答题卡相应的位置．【题文】（物理卷·届江苏省扬州中学高三10月质量检测（.10））10．（9分）如图所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图。图中A为小车，B为装有砝码的小桶，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50HZ交流电。小车的质量为m1，小桶（及砝码）的质量为m2。（1）下列说法正确的是▲A．每次改变小车质量时，不用重新平衡摩擦力B．实验时应先释放小车后接通电源C．本实验m2应远大于m1D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作a-图像（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他得到的a-F图像可能是右图中的▲。(选填“甲”、“乙”、“丙”)（3）如图所示为某次实验得到的纸带，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得小车的加速度大小

▲m/s2。（结果保留二位有效数字）【答案】【知识点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系．C4【答案解析】（1）AD（2）丙（3）0.49或0.50解析：：（1）A、平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m约掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故A正确．B、实验时应先接通电源后释放小车，故B错误．C、让小车的质量M远远大于小桶（及砝码）的质量m，因为：际上绳子的拉力F=Ma=mg，故应该是m＜＜M，而当m不再远远小于M时a=随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g，故C错误．D、F=ma，所以：a=F，当F一定时，a与成正比，故D正确．故选：AD

（2）遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况．故图线为丙．

（3）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：a=m/s2=0.50

m/s2．【思路点拨】实验时需要提前做的工作有两个：①平衡摩擦力，且每次改变小车质量时，不用重新平衡摩擦力，因为f=mgsinθ=μmgcosθ，m约掉了．②让小车的质量M远远大于小桶（及砝码）的质量m，因为：际上绳子的拉力F=Ma=mg，故应该是m＜＜M，而当m不再远远小于M时a=随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g．如果没有平衡摩擦力的话，就会出现当有拉力时，物体不动的情况．根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小．会根据实验原理分析分析为什么要平衡摩擦力和让小车的质量M远远大于小桶（及砝码）的质量m，且会根据原理分析实验误差．【题文】（物理卷·届湖南省岳阳一中高三10月第二次月考（.10））14.如图为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。(1)平衡小车所受阻力的操作：取下________，把木板不带滑轮的一端垫高；接通电火花计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动。如果打出的纸带如图所示，则应________(选填“减小”或“增大”)木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹____为止。右图为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图像，横坐标m为小车上砝码的质量。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________。【答案】【知识点】验证牛顿第二运动定律．C4【答案解析】：①砝码；减小；间隔相等；②；

．解析：：①平衡摩擦力时，应不挂砝码，打出的纸带如图b所示说明小车加速运动，故应减小倾角，直到纸带上打出的点迹间隔相等（均匀）为止．

②设小车的质量为m'，则有F=（m+m'）a，变形得，

所以图象的斜率为=k，所以作用力F＝，图象的截距为=b，

所以m′＝．【思路点拨】平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀，根据牛顿第二定律写出与小车上砝码质量m的表达式，然后结合斜率与截距概念求解即可．遇到涉及图象的问题时，要先根据物理规律写出关于纵轴与横轴的函数表达式，再根据斜率和截距的概念求解即可．【题文】（物理卷·届湖南省岳阳一中高三10月第二次月考（.10））1．领悟并掌握处理问题的思想与方法是学习物理的重要途径，如图所示是我们学习过的几个实验，其中研究物理问题的思想与方法相同的是观察桌面微小形变观察桌面微小形变螺旋测微器测长度度⑴⑵⑶⑷探究求合力的方法探究加速度与力、质量的关系A．⑴⑷B．⑵⑶C．⑶⑷D．⑵⑷【答案】【知识点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系；验证力的平行四边形定则．B6C4【答案解析】A解析：：①采用微小变量放大法，设一个螺距为0.5mm，当旋转一周时，前进或后退一个螺距，这样把0.5mm的长度放大到旋转一周上．②采用的等效替代法，即两次拉橡皮筋的时使橡皮筋的形变相同．③研究三个变量之间的关系时，先假定其中一个量不变，研究另外两个量之间的关系，这种方法称为控制变量法．而在本实验中探究小车的加速度与力和质量的关系，故先保持小车质量M不变，而研究合外力和加速度两个物理量之间的关系，或者先保持小车的质量不变，探究小车所受的合外力与小车的加速度之间的关系，故本实验的操作过程采用的为控制变量法．④用力向下压，使桌面产生微小形变，使平面镜M逆时针方向微小旋转，若使法线转过θ角，则M反射的光线旋转的角度为2θ，N反射的光线就就旋转了4θ，那么投射到平面镜上的光斑走过的距离就更大，故该实验观察测量结果采用的是微小变量放大法．因此研究物理问题的思想与方法相同的是①④，故BCD错误，A正确．故选：A．【思路点拨】中学物理中经常用的研究方法有：控制变量法，微小变量放大法，等效替代法等，要明确这些方法在具体实验中的应用，如实验①和④是采用的微小变量放大法，②采用的是等效替代法，③是在研究F、m、a三个变量之间的关系时，先假定其中一个量不变，研究另外两个量之间的关系，用的是控制变量法．理解各种物理方法的应用，提高学科思想，为将来独立研究问题打下基础．【题文】（物理卷·届湖南省师大附中高三第一次月考（.09））13．(9分)“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图(a)所示，实验中用所挂钩码的重量作为细线对小车的拉力F.通过增加钩码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图(b)所示．(1)图线__①(3分)__(选填“①”或“②”)是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；(2)在轨道水平时，小车运动的阻力Ff＝__0.5(3分)__N；(3)(单选)图(b)中，拉力F较大时，a－F图线明显弯曲，产生误差．为避免此误差可采取的措施是__C(3分)__．A．调整轨道的倾角，在未挂钩码时使小车能在轨道上匀速运动B．在增加钩码数量的同时在小车上增加砝码，使钩码的总质量始终远小于小车的总质量C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替钩码的重力D．更换实验中使用的钩码规格，采用质量较小的钩码进行上述实验【答案】【知识点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系．C4【答案解析】（1）①；

（2）0.5N；

（3）C；解析：1）由图象可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高．所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的．（2）图线②是在轨道水平时做的实验，由图象可知：当拉力等于0.5N时，加速度恰好为零，即刚好拉动小车，此时f=F=0.5N（3）随着钩码的数量增大到一定程度时图（b）的图线明显偏离直线，造成此误差的主要原因是所挂钩码的总质量太大，而我们把用钩码所受重力作为小车所受的拉力，所以消除此误差可采取的简便且有效的措施应该测量出小车所受的拉力，即在钩码与细绳之间放置一力传感器，得到力F的数值，在作出小车运动的加速度a和力传感器读数F的关系图象，故选C．【思路点拨】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和操作细节；根据a-F图象的特点结合牛顿第二定律求解．理解该实验的实验原理和数据处理以及注意事项，知道实验误差的来源．对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等，同时要清楚每一项操作存在的理由，只有掌握好了基本知识和基本方法才能顺利解决实验题目，所以要重视基本知识和基本方法的学习和训练．【题文】（物理卷·届湖北省百所重点中学高三十月联合考试（.10））14.（8分）图甲为“探索加速度与物体受力的关系”的实验装置图。图中小车A的质量为m1，连接在小车后的纸带穿过电火花打点计时器B，它们均置于水平放置的另一端带有定滑轮且足够长的木板上，P的质量为m2，C为力传感器，试验时改变P的质量，读出对应的力传感器的示数F，不计绳与滑轮间的摩擦。（1）电火花打点计时器的工作电压为_____________（选填“交”或“直”）流___________V。（2）下列说法正确的是_______________。A.一端带有定滑轮的长木板必须保持水平B.实验中通过打点计时器打出来的点来求小车运动时的加速度C.实验中m2应远小于m1D.传感器的示数始终为（3）图乙为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得小车的加速度的大小是_______________m/s2.（交流点的频率为50Hz，结果保留二位有效数字）（4）试验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a-F图象是图丙中的_________________。【知识点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系．C4【答案解析】（1）交220（2）B（3）0.49或0.50（4）C解析：（1）电火花打点计时器工作电压为交流220V（2）A、该实验首先必须要平衡摩擦力，故A错误；B、通过打点计时器打出来的点来求小车运动时的加速度，故B正确；C、由于该实验的连接方式，重物和小车不具有共同的加速度，小车是在绳的拉力下加速运动，此拉力可由测力计示数获得，不需要用重物的重力来代替，故不要求重物质量远小于小车质量，故C错误；D、由于重物向下加速度运动，由牛顿第二定律：m2g-2F=m2a，解得：F=，故D错误；故选：B．（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2，有：△x=0.0339-0.0289=a×（0.1）2解得：a=0.50m/s【思路点拨】（1）正确解答本题需要掌握：了解打点计时器的原理和具体使用，尤其是在具体实验中的操作细节要明确．（2）该实验必须要平衡摩擦；由于该实验的连接方式，小车是在绳的拉力下加速运动，故不要求重物质量远小于小车质量；由牛顿第二定律可求解测力计的读数．（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2求解加速度．（4）如果没有平衡摩擦力的话，就会出现当有拉力时，物体不动的情况．对于基本实验仪器，要会正确使用，了解其工作原理，为将来具体实验打好基础，对于实验装置和工作原理，我们不仅从理论上学习它，还要从实践上去了解它，自己动手去做做．第2问选项C为易错选项，这个是课本参考实验的改进版，用这种方法可以准确得到小车受到的合外力，而不需要用重物的重力来近似代替，是一个比课本参考方案更好的办法，题目价值很高．【题文】（物理卷·届黑龙江省哈师大附中高三第一次月考（.09））14.在探究小车的加速度a与小车质量M和小车受到的外力F的关系时⑴探究加速度和力的关系的实验数据描绘出的a-F图象如图所示，下列说法正确的是（）aaF1230A．三条倾斜的直线所对应的小车的质量相等B．三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同C．直线1所对应的小车的质量最大D．直线3所对应的小车的质量最大aaFBaAaCaDoooo⑵由于没有始终满足小车的质量远大于钩码的质量m的关系，结果得到的图象应是下图中的（）【答案】【知识点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系．C4【答案解析】（1）BD(2)D解析：（1）根据牛顿第二定律有：F=ma，故有a=，所以在a-F图象中斜率表示，故斜率大的质量小，三条图象斜率不同，故质量不同，图象3斜率最小，其质量最大，图象1斜率最大，质量最小，故AC错误，BD正确．故选BD．（2）随着增大，小车质量在减小，因此小车质量不再满足远大于砂和小砂桶的质量，加速度不可能一直均匀增大，加速度的增大幅度将逐渐减小，最后趋近与定值，故ABC错误，D正确．【思路点拨】（1）根据牛顿第二定律写出a与F的关系方程，结合图象特点，可正确求解；（2）实验问题需要结合物理规律去解决．对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等．根据该实验实验误差产生的原因即可正确解答。解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含义．【题文】（物理卷·届黑龙江省哈师大附中高三第一次月考（.09））15.某物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。(1)上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度a=(保留三位有效数字)。(2)回答下列两个问题：a.为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有。（填入所选物理量前的字母）A、木板的长度LB、木板的质量m1C、滑块的质量m2D、托盘和砝码的总质量m3b.滑块与木板间的动摩擦因数＝（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g），与真实值相比，测量的动摩擦因数（填“偏大”或“偏小”）。【答案】【知识点】探究影响摩擦力的大小的因素．C4【答案解析】（1）0.497m/s2（2）a、C、Db、偏大解析：（1）每相邻两计数点间还有4个打点，说明相邻的计数点时间间隔为0.1s．将第一段位移舍掉，设1、2两计数点之间的距离为x1，则第6、7之间的距离为x6，利用匀变速直线运动的推论△x=at2，即逐差法可以求物体的加速度大小：a=，

代入数据解得：a=0.497m/s2．由于取舍的位移不一样，因此在答案在：0.495～0.497m/s2

范围内．

（2）根据牛顿第二定律有：m3g-m2gμ=（m2+m3）a，故解得：μ=．由于根据牛顿第二定律列方程的过程中，考虑了木块和木板之间的摩擦，但没有考虑细线和滑轮以及空气阻力等，故导致摩擦因数的测量会偏大．【思路点拨】（1）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论△x=aT2，可计算出打出某点时纸带运动加速度；（2）对木块受力分析，根据牛顿第二定律列方程，可求出滑动摩擦因数的表达式，由于木块滑动过程中受到空气阻力，因此会导致测量的动摩擦因数偏大．能够从物理情境中运用物理规律找出所要求解的物理量间的关系，表示出需要测量的物理量，运用仪器进行测量，正确的进行有关误差分析【题文】（物理卷·届河南省开封市高三上学期定位模拟考试（.09））9.下图为研究牛顿第二定律中“加速度和力的关系”的实验装置。用钩码所受的重力作为小车所受外力，用DIS测小车的加速度。(1)在该实验中应保持不变，只改变小车所受外力，此研究方法叫。(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示)。①分析此图线的OA段可得出的实验结论是。②此图线的AB段明显偏离直线，其主要原因是。A.小车与轨道之间存在摩擦; B.导轨保持了水平状态;C.所挂钩码的总质最太大; D.所用小车的质量太大【答案】【知识点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系．C4【答案解析】（1）小车的总质量控制变量法（2）=1\*GB3①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比=2\*GB3②C；解析：：（1）探究加速度与力的关系，应保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合力．这种方法叫控制变量法（2）由图象OA段可知，a与F成正比，即：在小车质量一定时，加速度a与小车受到的合力F成正比；以小车与钩码组成的系统为研究对象，系统所受的合外力等于钩码的重力m钩码g，由牛顿第二定律得：m钩码g=（m小车+m钩码）a，小车的加速度a=，小车受到的拉力F=m小车a=，当m钩码＜＜m小车时，可以认为小车受到的合力等于钩码的重力，如果钩码的质量太大，则小车受到的合力小于钩码的重力，实验误差较大，a-F图象偏离直线，故C正确．【思路点拨】①探究加速度与力的关系，应控制小车的质量保持不变；平衡摩擦力后用钩码的重力作为小车受到的合力；②控制实验所控制的变量，分析图象，根据图象特点得出实验结论；根据实验注意事项分析图象偏离直线的原因．本题考查了控制变量法的应用、实验数据处理、实验误差分析，实验误差分析是本题的难点；应知道当砝码质量远小于小车质量时，可以认为小车受到的拉力等于钩码重力．【题文】（物理卷·届河北省冀州中学高三上学期第一次月考（.09））22．在研究“物体加速度与力的关系”的实验中，某学习小组使用的实验装置如图所示：(1)由于没有打点计时器，该小组让小车由静止开始运动，发生位移，记录时间，则小车的加速度的表达式为=___________。(2)指出该实验中的一个明显疏漏：___。(3) 纠正了疏漏之处后，保持小车的质量不变，改变砂桶与砂的总重力，多次实验，根据得到的数据，在图象中描点（如图所示）。结果发现右侧若干个点明显偏离直线，造成此误差的主要原因是。A．轨道倾斜不够B．轨道倾斜过度C．砂桶与砂的总重力太大D．所用小车的质量太大(4)若不断增加砂桶中砂的质量，图象中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度的趋向值为_____，绳子拉力的趋向值为______。【答案】【知识点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系．C4【答案解析】（1）（2）没有倾斜轨道，平衡摩擦力（3）C（4），解析：：（1）根据位移时间公式得，x=at2，则a=；（2）实验中一个明显的疏漏是没有平衡摩擦力，即没有垫起轨道右端，使小车的重力沿轨道的分力与摩擦力相平衡．（3）由于OA段a-F关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：mg=Ma得a=，而实际上a′=，可见A，B段明显偏离直线是由于没有满足M＞＞m造成的，故C正确．（4）因为钩码的重力在这个实验中充当小车所收到的合外力，当钩码的重力非常大时，它将带动小车近似做加速度为g的运动．此时由于T=Ma因此，拉力约为小车与发射器的总重力，即Mg．【思路点拨】（1）实验中出现的明显疏漏是没有平衡摩擦力，通过重力沿轨道方向的分力与摩擦力平衡进行平衡摩擦力．（2）根据匀变速在小运动的位移时间公式得出加速度的表达式．（3）当M＞＞m时，钩码的重力基本等于绳子的拉力，即小车的合力，当不满足M＞＞m时，拉力和钩码的总重力出现明显的差值，图线偏离直线．（4）若所挂钩码不断增加，当钩码的重力非常大时，它将带动小车近似做加速度为g的运动，结合牛顿第二定律得出绳子拉力的趋向值．实验装置虽然有所变动，但是实验原理、实验方法、操作细节等是一样的，故任何实验明确实验原理是解答实验的关键．【题文】（物理卷·届河北省邯郸市高三摸底考试（.09））12．（8分）如图所示，打点计时器固定在斜面的某处，让一滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下。右图是某同学实验时打出的某条纸带的一段。（1）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用该纸带中测出的数据可得滑块下滑的加速度大小a=_______________m/s2(结果保留三位有效数字)；（2）打点计时器打B点时，滑块的速度大小vB=_______________m/s(结果保留三位有效数字)；（3）为了测出滑块与斜面间的摩擦力，该同学已经测出斜面的长度l及高度h，他还需要测量的物理量是，利用测得的量及加速度a表示摩擦力的大小f=。【答案】【知识点】探究影响摩擦力的大小的因素；打点计时器系列实验中纸带的处理．C4【答案解析】（1）4.00（2）2.16（3）滑块的质量解析：：（1）由图乙中的纸带可知相邻的2个计数点间的时间间隔t=2×0.02s=0.04s，

根据匀变速直线运动的推论a=（2）根据匀变速直线运动的一段过程中间时刻速度等于平均速度得：vB==2.16m/s

（3）对小车进行受力分析，小车受重力、支持力、阻力．

将重力沿斜面和垂直斜面分解，设斜面倾角为θ，根据牛顿第二定律得：

F合=mgsinθ-f=maf=mgsinθ-ma，

该同学已经测出斜面的长度l及高度h，即sinθ=所以我们要求出滑块质量m，

所以f=mg-ma．【思路点拨】利用匀变速直线运动的推论，采用求解加速度，根据匀变速直线运动的一段过程中间时刻速度等于平均速度求解B点速度，对滑块进行受力分析，根据牛顿第二定律解决问题．能够知道相邻的计数点之间的时间间隔．能够把纸带的问题结合动力学知识运用解决问题．注意单位的换算和有效数字的保留．【题文】（理综卷·届重庆市重庆一中高三上学期第一次月考（.09））（2）用如题6图2所示的实验装置验证牛顿第二定律。①下列做法正确的是____________（填字母代号）A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砂的砂桶通过定滑轮拴在小车上C．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要再次调节木板倾斜度②甲、乙两同学在同一实验室，各取一套如题6图2所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到题6图3中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲，μ乙，由图可知，m甲_________m乙、μ甲______μ乙（选填“大于”、“小于”或“等于”)．题6图3题6图3③甲同学在纠正了疏漏之处后，保持小车的质量不变，改变砂桶与砂的总重力，多次实验，根据得到的数据，在图象中描点（如题6图4所示）。结果发现右侧若干个点明显偏离直线，造成此误差的主要原因是。若不断增加砂桶中砂的质量，图象中各点连成的曲线将不断延伸，加速度的趋向值为，绳子拉力的趋向值为。题6图4题6图4【答案】【知识点】验证牛顿第二运动定律．C4【答案解析】=1\*GB3①___AD_____=2\*GB3②小于、大于．=3\*GB3③沙桶的质量较大___g__，___Mg_。解析：：（1）A、调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行．故A正确；B、在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，不能将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在小车上．故B错误；C、实验时，应先接通电源，再释放小车．故C错误；D、通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度．故D正确．故选：AD．

（2）当没有平衡摩擦力时有：T-f=ma，故a=T-μg，即图线斜率为，纵轴截距的大小为μg．

观察图线可知m甲小于m乙，μ甲大于μ乙；

（3）由于OA段a-F关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：mg=Ma得a=，而实际上a′=，可见A，B段明显偏离直线是由于没有满足M＞＞m造成的．

因为钩码的重力在这个实验中充当小车所收到的合外力，当钩码的重力非常大时，它将带动小车近似做加速度为g的运动．此时由于T=Ma因此，拉力约为小车与发射器的总重力，即Mg．【思路点拨】探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．小车的加速度应根据打点计时器打出的纸带求出；平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车．a-F图象的斜率表示加速度的倒数；求解出加速度与拉力F的表达式后结合图象分析得到动摩擦因素情况．当M＞＞m时，钩码的重力基本等于绳子的拉力，即小车的合力，当不满足M＞＞m时，拉力和钩码的总重力出现明显的差值，图线偏离直线．若所挂钩码不断增加，当钩码的重力非常大时，它将带动小车近似做加速度为g的运动，结合牛顿第二定律得出绳子拉力的趋向值．书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．对于实验中要注意的事项，要知其原因．【题文】（理综卷·届重庆南开中学高三9月月考（.09））(2)如图，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移一时间(s-t)图像和速率一时间(v-t)图像．整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为l、高度为h．①现给滑块A一沿气垫寻轨向上的初速度，A的v-t图线如题6图所示。从图线可得滑块A下滑时的加速度a=m/s2（保留一位有效数字），摩擦力对滑块A运动的影响____．（填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”）②此装置还可用来测量重力加速度g．实验时通过改变h的大小，测出对应的加速度口，然后做出a-h图像（a为纵轴，h为横轴），图像中的图线是一条倾斜的直线，为求出重力加速度g需要从图像中找出A.图线与a轴截距a0B．图线与h轴截距b0C．图线的斜率kD．图线与坐标轴所夹面积S则重力加速度g=（用题中和选项中给出的字母表示）③若实验测得=0.6，且将气垫导轨换成滑板，滑块A换成滑块A′，给滑块A′一沿滑板向上的初速度，A′的s-t图线如题C图。图线不对称是由于____造成的，通过图线可求得滑块与滑板间的动摩擦因数=____（结果保留一位有效数字）【答案】【知识点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系；加速度；牛顿第二定律；传感器的应用．C4【答案解析】(1)6不明显可忽略（2）Ckl（3）物体受摩擦力0.3解析：：（1）从图象可以看出，滑块上滑和下滑过程中的加速度基本相等，所以摩擦力对滑块的运动影响不明显，可以忽略．根据加速度的定义式可以得出a=m/s2=6m/s2

（2）物体下滑做匀加速直线运动，重力的分力提供加速度，所以测重力加速度需要测得斜率k，，所以g=kl（3）滑板与滑块间的滑动摩擦力比较大，导致图象成抛物线形．从图上可以读出，滑块上滑和下滑时发生位移大小约为x=0.84m-0.20m=0.64m上滑时间约为t1=0.4s，下滑时间约为t2=0.6s，上滑时看做反向匀加速运动，根据动学规律有：x=a1t12，根据牛顿第二定律有mgsinθ+μmgcosθ=ma1下滑时，有x=a2t22，mgsinθ-μmgcosθ=ma2联立解得μ=0.3

【思路点拨】根据v-t图象求出该图象的斜率，其斜率的绝对值就是加速度大小．从v-t图象中我们发现两条倾斜直线的斜率绝对值大小几乎相等，说明滑块A沿气垫导轨上下运动加速度大小相等．实验运用控制变量法研究．对滑块进行运动和受力分析，运用牛顿第二定律结合运动学公式解决问题．解答本题关键是能够把v-t图象运用物理规律结合数学知识解决问题．对滑块进行运动和受力分析，运用牛顿第二定律结合运动学公式解决问题．【题文】（理综卷·届云南省师大附中高考适应性月考（一）（.09））22.(6分)在验证牛顿第二定律的实验中，某同学在保持合力恒定的情况下研究小车的加速度与质量的关系时，作出的关系图象如图9所示。从图象可以看出，作用在研究对象上的恒力F=______N，当小车的质量M=___500g时，它的加速度_____m/s2。【答案】【知识点】验证牛顿第二定律C4【答案解析】0.20.4解析：由关系图象知：，恒力F=Ma=0.2N；当M=0.5kg时，。【思路点拨】根据图像，斜率表示物体受到的恒力，然后根据F=Ma，求得加速度。本题比较简单，主要考查图像斜率的意义，【题文】（理综卷·届河北省唐山市高三9月模拟考试（.09））22．（8分）如图，用气垫导轨装置探究“加速度与滑块受力的关系”，用钩码m通过细绳拉动滑块M，使之从静止开始做匀加速直线运动，通过力传感器读出细绳的拉力F。 （1）本实验中，钩码质量m、滑块质量M的关系为（） A．mM B．mM C．m=M D．对m、M的大小关系没有特殊要求 （2）实验中，用游标卡尺测量滑块遮光条的宽度如图所示，读数为d=___mm；由连接光电门的毫秒计时器读出遮光条的挡光时间如图所示，△t=s；用刻度尺读出起始点到光电门的距离为x=50．00cm，则滑块运动的加速度表达式a=____（用d、△t、x表示），其值为a=m/s2【答案】【知识点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系．C4【答案解析】解析：：（1）以整体为研究对象有mg=（m+M）a解得：a＝以M为研究对象有绳子的拉力为：F＝Ma＝显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于小吊盘和盘中物块的重力，但是题目中绳子的拉力直接由传感器读的，不学满足上述条件，故D正确；

（2）由图知第2条刻度线与主尺对齐，d=4mm+2×0.1mm=4.2mm；挡光时间为2ms=2×10-3s，到达光电门的速度为v＝，滑块由静止开始运动故有运动学公式：v2=2ax，代入数据得：a＝=4.41m/s；【思路点拨】游标卡尺读数结果等于固定刻度读数加上可动刻度读数，不需要估读，光电门的时间有图中直接读出，注意单位，滑块由静止开始运动故有运动学公式：v2=2ax求得；常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．【题文】（理综卷·届广西省桂林中学高三10月月考（.10））23、(9分）某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力（传感器读数为零0），再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s.(1)该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量？____(填“需要”或“不需要”)(2)实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图所示，d＝________mm.(3)某次实验过程：力传感器的读数为F，光电计时器记录小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该实验要验证的“牛顿第二定律”表达式是：____________________________．（用测量数据及已知量表示）【答案】【知识点】验证牛顿第二运动定律．C4【答案解析】(1)不需要(2)5.50(3)F＝Meq\f([(\f(d,t2))2－(\f(d,t1))2],2s)解析：①该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．

②游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数等于0.05×10mm=0.50mm，所以最终读数为：5mm+0.50mm=5.50mm．

③由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．

滑块通过光电门1速度为：，滑块通过光电门2速度为：，根据需要验证的牛顿第二定律关系式为：F=Ma，即：F=Meq\f([(\f(d,t2))2－(\f(d,t1))2],2s)【思路点拨】（1）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．（2）游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．游标的零刻度线超过主尺上的刻度数为主尺读数，游标读数等于分度乘以对齐的根数．（3）光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度，根据运动学基本公式求出加速度，从而求出“牛顿第二定律”表达式．了解光电门测量瞬时速度的原理，实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面，同时明确实验原理是解答实验问题的前提．【题文】（理综卷·届广东省中山一中等七校高三第一次联考（.08））34．（1）（8分）用如图甲的装置来验证牛顿第二定律。在某次实验打出的纸带上选择5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，具体数据如图乙。乙乙甲①打点计时器必须使用（填“直流”或“交流”）电源，若电源频率为50Hz，则打点计时器的打点时间间隔T=；②纸带上C点对应的速度vC=，小车的加速度为。（计算结果保留三位有效数字）【答案】【知识点】验证牛顿第二运动定律．C4【答案解析】①交流，0.02s；②1.06m/s，3.05m/s2。解析：：①根据打点计时器的构造和原理可知，打点计时