2025高考物理专项复习第四章 3.牛顿第二定律含答案

2025高考物理专项复习第四章3.牛顿第二定律含答案3.牛顿第二定律【课程标准】1.理解牛顿运动定律。2.能用牛顿运动定律解释生活生产中的有关现象、解决有关问题。【知识导图】情境引入赛车质量小、动力大,容易在短时间内获得较大的速度,也就是说,赛车的加速度大。物体的加速度a与它所受的作用力F以及自身的质量m之间存在什么样的定量关系呢?必备知识·认知导学一、牛顿第二定律1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。2.表达式(1)比例式形式:a∝Fm或F∝ma(2)等式形式:F=kma,式中k是比例系数,F是物体所受的合力。各物理量单位未知时二、力的单位1.F=kma中k的数值取决于F、m、a的单位的选取。当k=1时,质量为1kg的物体在某力的作用下获得1m/s2的加速度,则这个力F=ma=1__kg·m/s2,力F的单位就是千克米每二次方秒,把它称作“牛顿”,用符号N表示。

2.在质量的单位取千克(kg),加速度的单位取米每二次方秒(m/s2),力的单位取牛顿(N)时,牛顿第二定律可以表述为:F=ma。三、牛顿第二定律的理解(1)牛顿第二定律是一个瞬时对应关系,即加速度和力是同时产生、同时变化、同时消失。(2)任何情况下,加速度的方向总与合外力的方向相同,加速度的大小与物体受到的合外力成正比,与质量成反比。探索求真神舟十七号载人飞船于北京时间2023年10月26日11时14分成功发射。关于火箭点火升空的速度和加速度关系:火箭速度增大,加速度一定在增大吗?提示:速度和加速度没有必然的联系,当速度增大时,速度和加速度的方向必然一致,但加速度可以减小。因此火箭竖直向上升空过程中若速度增大,加速度方向一定向上,但加速度不一定增大。明辨是非1.牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零时的特例。 (×)提示:两个定律是各自独立的。2.牛顿第二定律说明,加速度的方向与合外力的方向一致。 (√)3.我们用较小的力推一个很重的箱子,箱子不动,可见牛顿第二定律不适用于较小的力。 (×)提示:牛顿第二定律适用于宏观、低速运动的物体。4.牛顿第二定律表达式中的比例系数,在国际单位制中才能等于1。 (√)5.牛顿第二定律只适用于惯性参考系和宏观、低速运动的物体,惯性参考系是指相对于地面静止或匀速的参考系。 (√)关键能力·探究导思学习任务一牛顿第二定律的性质探锚——情境创设启发设问蚂蚁的困惑:从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平地面上的砖头。请思考:牛顿第二定律是否错了?请你解释一下?提示:牛顿第二定律没错,牛顿第二定律中的力指合外力。解锚——要点归纳规律概括牛顿第二定律的基本性质因果性只要物体所受合力不为0(无论合力多么小),物体就能获得加速度,即力是产生加速度的原因矢量性物体加速度的方向与物体所受合力的方向总是相同的,加速度的方向由合力的方向决定瞬时性物体的加速度与物体所受合力总是同时存在、同时变化、同时消失的,所以牛顿第二定律反映的是力的瞬时作用效果同体性F、m、a三者对应同一个物体独立性作用在物体上的每个力都将独立产生各自的加速度,且遵循牛顿第二定律,物体的实际加速度为每个力产生的加速度的矢量和。分力和加速度在各个分力方向上的分量也遵循牛顿第二定律,即Fx=max,Fy=may相对性牛顿第二定律必须是对相对地面静止或做匀速直线运动的参考系而言的,对相对地面加速运动的参考系不适用统一性为使k=1,F、m、a三者必须统一使用国际单位制中的单位局限性牛顿第二定律只能解决惯性参考系中宏观物体的低速运动问题起锚——典题突破学以致用【典例1】(多选)下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是 ()A.由F=ma可知,物体所受的合外力与物体的质量和加速度成正比B.由m=FaC.由a=FmD.由m=Fa【解析】选C、D。牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量之间的数量关系,即已知两个量,可求第三个量,作用在物体上的合外力,可由物体的质量和加速度计算,并不由它们决定,故A错误;质量是物体本身的属性,由物体本身决定,与物体是否受力无关,故B错误;由牛顿第二定律可知,加速度与合外力成正比,与质量成反比,m可由其他两个量求得,故C、D正确。[思维升华]牛顿第二定律的三个误区(1)误区一:认为先有力,后有加速度。物体的加速度和合外力是同时产生的,不分先后,但有因果性,力是产生加速度的原因,没有力就没有加速度。(2)误区二:认为质量与力成正比,与加速度成反比。不能根据m=Fa得出m∝F、m∝1a的结论,物体的质量(3)误区三:认为作用力与质量和加速度都成正比。不能由F=ma得出F∝m、F∝a的结论,物体所受合外力的大小是由物体的受力情况决定的,与物体的质量和加速度无关。【补偿训练】(2024·太原高一检测)我国自主研制的水陆两栖飞机“鲲龙”AG600已试飞成功。当“鲲龙”AG600在水面上沿直线方向加速滑行时,其受到的合力()A.大小为零B.方向竖直向上C.方向与滑行方向相同D.方向沿滑行方向斜向上【解析】选C。当物体做加速直线运动时,加速度与速度在同一条直线上且方向相同;当物体做减速直线运动时,加速度与速度在同一条直线上且方向相反。从而得出“鲲龙”AG600在水面上沿直线方向加速滑行时加速度方向与滑行方向相同。根据牛顿第二定律可知,加速度方向与合力方向相同,所以“鲲龙”AG600在水面上沿直线方向加速滑行时合力方向与滑行方向相同,故选C。学习任务二牛顿第二定律的简单应用探锚——情境创设启发设问如图所示,滑翔伞是一批热爱跳伞、滑翔翼的飞行人员发明的一种飞行器。现有一滑翔伞沿直线朝斜向下方向做匀加速直线运动。请思考:(1)滑翔伞和飞行人员受到几个力的作用?(2)请画出滑翔伞和飞行人员的受力图。提示:(1)2个;(2)解锚——要点归纳规律概括1.应用牛顿第二定律解题的步骤2.解题方法(1)矢量合成法:若物体只受两个力作用时,常用平行四边形定则求这两个力的合外力,加速度的方向即是物体所受合外力的方向。(2)正交分解法:当物体受多个力作用时,常用正交分解法求物体的合外力。①建立坐标系时,通常选取加速度的方向作为某一坐标轴(如x轴)的正方向(也就是不分解加速度),将物体所受的力正交分解后,列出方程Fx=ma,Fy=0。②特殊情况下,若物体的受力都在两个互相垂直的方向上,也可将坐标轴建立在力的方向上,正交分解加速度a,根据牛顿第二定律Fx提醒:在建立直角坐标系时,不管选取哪个方向为x轴正方向,最后得到的结果都应该是一样的,但在选取坐标轴时,应以解题方便为原则。起锚——典题突破学以致用角度1构建模型,分析受力【典例2】(2024·宁波高一检测)趣味比赛“毛毛虫竞速”锻炼体能的同时,也考验班级的团队协作能力。某班级四位同学在比赛中齐心协力,默契配合,发令后瞬间加速出发,加速度大小约为5.0m/s2。已知“毛毛虫”道具质量为10kg,重力加速度g的大小取10m/s2。则在发令后瞬间平均每位同学对道具的作用力约为 ()A.10N B.25N C.28N D.100N[思维导引]程序内容研究对象“毛毛虫”道具转化情境“毛毛虫”道具做匀加速直线运动选择规律F合=ma【解析】选C。设平均每位同学对道具的作用力为F,对“毛毛虫”道具受力分析,该道具受到重力和四位同学的作用力,如图由几何关系和牛顿第二定律得(mg)2+(ma)2=(4F)2,解得F合≈28N,故选C。角度2牛顿第二定律的瞬时性【典例3】(多选)(2024·天津和平区高一检测)如图在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一个质量m=1kg小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45°的不可伸长的轻绳一端相连,此时小球处于静止状态,且水平面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳瞬间(g=10m/s2),最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是 ()A.小球受力个数改变B.小球将向左运动,且a=8m/s2C.小球将向左运动,且a=10m/s2D.若剪断的是弹簧,则剪断瞬间小球加速度的大小a=10m/s2【解析】选A、B。在剪断轻绳前,小球处于静止状态,且水平面对小球的弹力恰好为零;则小球受重力、绳子的拉力以及弹簧的弹力三个力处于平衡,根据共点力平衡得知弹簧的弹力为F=mgtan45°=10N,剪断轻绳的瞬间,弹簧的弹力仍然为10N,小球此时受重力、弹簧的弹力、水平面的支持力和摩擦力四个力作用,小球的受力个数增大,故A正确;剪断轻绳的瞬间,弹簧的弹力不变,小球受四个力作用,由牛顿第二定律得F-μmg=ma,解得a=F-μmgm=10-0[思维升华](1)弹簧弹力发生宏观形变,形变变化需要一个过程,弹簧弹力不能突变;(2)绳的拉力发生微观形变,形变变化不需要过程,绳的拉力可以突变。对点训练1.(2024·南京高一检测)某同学为研究南通地铁一号线的运动情况,他用细线将一支圆珠笔悬挂在地铁的竖直扶手上,地铁启动时用手机拍摄了如图所示的照片,拍摄方向跟地铁前进方向垂直,则估测地铁启动的加速度为 ()A.0.05g B.0.15gC.0.25g D.0.35g【解析】选B。从图片可以估算出,圆珠笔偏离平衡位置的距离与悬挂点到圆珠笔的竖直高度的比值接近1∶6.5,设偏转角为θ,则tanθ=16.5。对圆珠笔进行受力分析可知Tcosθ=mg,Tsinθ=ma,联立解得a2.(多选)如图所示,小球与轻弹簧、水平细绳相连,轻弹簧、细绳的另一端分别固定于P、Q两点。小球静止时,轻弹簧与竖直方向的夹角为θ。小球的质量为m,重力加速度大小为g,下列说法正确的是 ()A.小球处于静止状态时,弹簧弹力大小为mgcosθB.小球处于静止状态时,细绳中弹力大小为mgtanθC.仅剪断细绳的瞬间,小球的加速度大小为gtanθD.仅剪断细绳的瞬间,小球的加速度方向水平向左【解析】选B、C、D。小球处于静止状态时,对小球受力分析,根据平衡条件F弹cosθ=mg,F弹sinθ=F绳,解得弹簧弹力大小F弹=mgcosθ,细绳中弹力大小为F绳=mgtanθ,故A错误,B正确;剪断细绳瞬间,轻弹簧拉力不改变,则小球受的合外力与F绳等大反向,根据牛顿第二定律可得F合=mgtanθ=ma,即a=gtan【补偿训练】1.(2024·合肥高一检测)如图所示,质量为m的手机静置在支架斜面上,斜面与水平面的夹角为θ,手机与接触面的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。下列说法正确的是 ()A.手持支架向上匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动,手机受到的支持力与静止时受到的支持力相等B.支架斜面对手机的摩擦力大小为μmgcosθ,方向沿斜面向上C.手持支架向左做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动,手机可能不受支持力D.手持支架向右做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动,手机可能不受摩擦力【解析】选D。手持支架向上做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动,手机有向上的加速度,处于超重状态,手机受到的支持力比静止时受到的支持力大,故A错误;支架斜面对手机的摩擦力为静摩擦力,大小为f=mgsinθ,故B错误;手持支架向左做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动,加速度水平向左,根据摩擦力产生的条件可知,摩擦力的水平分力与支持力的水平分力之差提供加速度,手机一定受到支持力作用,故C错误;手持支架向右做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动,加速度水平向右,当支持力的水平分力恰好提供加速度所需的力,则没有摩擦力,故D正确。2.(多选)(2024·深圳高一检测)如图所示,在质量为M的厢式电梯的地板上固定一轻质弹簧,弹簧的上端拴接一质量为mA的物体A,质量为mB的物体B放置在物体A上,整个装置随电梯一起匀速下降,弹簧保持竖直,重力加速度为g。某时刻悬挂电梯的钢索突然断裂,在钢索断裂的瞬间,下列说法正确的是 ()A.物体A的加速度大小为0B.物体B的加速度大小为gC.厢式电梯的加速度大小为(D.物体B对物体A的压力为0【解析】选A、C。根据题意可知,钢索断裂的瞬间,弹簧的弹力不变,所以A、B的受力情况不变,加速度均为0,物体B对物体A的压力等于自身重力,对厢式电梯分析,由牛顿第二定律有(mB+mA+M)g=Ma,解得a=(m学习任务三求解物体的受力情况和运动情况探锚——情境创设启发设问“忘却玉弓相笑倦,攒花日夕未曾归”描述了我国一种传统民俗体育活动——毽球运动,经验丰富的毽球爱好者可以通过竖直上抛毽球来检验其质量的好坏。现使一毽球竖直向上直线飞行,已知毽球所受的空气阻力大小与毽球的速率成正比,试分析:(1)毽球在上升过程中,所受阻力如何变化?加速度如何变化?(2)毽球在下降过程中,所受阻力如何变化?加速度如何变化?提示:(1)上升:阻力减小,加速度减小。(2)下降:阻力增大,加速度减小。解锚——要点归纳规律概括求解物体受力和运动情况问题的步骤(1)明确研究对象;(2)分析研究对象的受力情况;(3)考虑研究对象运动的状态变化情况,即有无加速度;(4)规定正方向或建立坐标系,列方程求解。起锚——典题突破学以致用【典例4】(多选)(2024·呼和浩特高一检测)质量为0.5kg的智能玩具车在水平面上由静止做匀加速直线运动,第1s内通过的位移是0.4米,则正确的结论有()A.第1s末的速度为0.4m/sB.智能玩具车的加速度为0.8m/s2C.第2s内通过位移为1.2mD.智能玩具车的牵引力是0.4N【解析】选B、C。根据x=12at2,可得智能玩具车的加速度为a=0.8m/s2,故B正确;第1s末的速度为v=at=0.8m/s,故A错误;第2s内通过的位移为x2=(12×0.8×22-12×0.8×12)m=1.2m,故C正确;智能玩具车的合力F合=ma=0.对点训练(多选)(2024·绵阳高一检测)足球比赛中,某队甲、乙队员表演了一次精彩的直塞球传递:在甲、乙相距L时,甲将足球以15m/s的初速度沿水平地面传出,速度方向沿甲、乙连线,在球传出的同时,乙由静止开始沿二者连线向远离甲的方向运动,其运动过程的v-t图像如图所示。当t=3s时乙与球到达同一位置,重力加速度为10m/s2,下列说法正确的是 ()A.0~3s内足球和乙相遇两次B.足球所受阻力大小是其重力的1C.乙与足球相遇时足球的位移为75mD.甲乙间最初距离L为16.875m【解析】选B、D。根据题意可知,此为球追人,且0~3s内足球的速度始终大于人的速度,因此0~3s内足球和乙不可能相遇两次,故A错误;设足球的质量为m,所受阻力为f,加速度大小为a1,由速度—时间图像可得a1=ΔvΔt=7.53m/s2=2.5m/s2,由牛顿第二定律有f=ma1=14mg,故B正确;速度—时间图像中图线与时间轴围成的面积表示位移,则可得乙与足球相遇时足球的位移为x1=(15+7.5)×3×12m=33.75m,C错误;根据速度—时间图像可得乙的位移为x2=(3-1.5+3)×7.5×12m=16.875m,乙与球之间的位移关系为L+x【拓展例题】考查内容:求解物体受力和运动情况【典例】(多选)(2024·遂宁高一检测)如图(a)所示的无人机具有4个旋翼,可以通过调整旋翼的倾斜度而产生不同方向的升力。某次实验,调整旋翼使无人机受竖直向上的恒定升力F从地面静止升起,到达稳定速度过程中,其运动图像如图(b)所示。假设无人机飞行时受到的空气阻力与速率成正比,即f=kv,方向与速度方向相反,则下列说法正确的是 ()A.无人机在第1s内的位移等于0.5mB.无人机在第1s内速度的变化量大于第2s内速度的变化量C.空气给无人机的作用力逐渐增大D.空气给无人机的作用力逐渐减小【解析】选B、D。v-t图像与横轴围成的面积表示位移,根据第1s内图线弯曲情况可知位移x1>12×1×1m=0.5m,故A错误;v-t图像的斜率表示加速度,无人机在第1s内的加速度大于第2s内的加速度,由Δv=aΔt可知第1s内速度的变化量大于第2s内速度的变化量,故B正确;空气给无人机的作用力F空为空气对无人机的升力和对其的阻力的合力,由牛顿第二定律得F空-mg=ma随堂检测·自我诊断1.(牛顿第二定律的性质)从牛顿第二定律可知 ()A.同一物体的运动速度变化越快,受到的合力也越大B.同一物体的运动速度变化越小,受到的合外力也越小C.物体的质量与它受到的合外力成正比,跟它的加速度成反比D.同一物体的运动速度越大,受到的合外力也越大【解析】选A。同一物体的运动速度变化越快,加速度越大,根据牛顿第二定律可知,物体受到的合力也越大,故A正确;同一物体的运动速度变化越小,加速度不一定越小,根据牛顿第二定律可知,物体受到的合外力不一定越小,故B错误;物体的质量与物体本身有关,与受到的合外力、物体的加速度无关,故C错误;同一物体的运动速度越大,加速度不一定越大,根据牛顿第二定律可知,物体受到的合外力不一定越大,故D错误。2.(牛顿第二定律的简单应用)如图所示为某运动员做蹦床运动的简化示意图,A为运动员某次下落过程的最高点,B为运动员下落过程中刚接触蹦床时的位置,C为运动员下落过程的最低点。不计空气阻力,下列说法正确的是 ()A.从B点至C点的过程中,运动员的速度一直在减小B.从A点至C点的过程中,运动员先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动C.从B点至C点的过程中,运动员的加速度一直增大D.从A点至C点的过程中,运动员在C点的加速度最大【解析】选D。不计空气阻力,从B到C运动员受自身重力和蹦床弹力共同作用,有a=mg-Fm,其中弹力F一直增大,当弹力与重力等大时,加速度为零,运动员的速度达到最大,之后加速度反向,将做减速运动,有a=F-mgm,运动员在C点时弹力最大,加速度最大。故A错误、D正确;从A点至3.(求物体的受力情况和运动情况)如图所示,一架质量m=5.0×103kg的喷气式飞机,从静止开始在机场的跑道上滑行,经过距离x=5.0×102m,达到起飞速度v=60m/s。在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍,g取10m/s2,求:(1)飞机滑行时的加速度为多大;(2)飞机滑行时受到的牵引力多大。【解析】(1)飞机在加速过程中,由运动学公式得v2-0=2ax,所以a=v22x=3(2)由牛顿第二定律得F-0.02mg=ma,所以F=0.02mg+ma=1.9×104N答案:(1)3.6m/s2(2)1.9×104N2.实验:探究加速度与力、质量的关系必备知识·实验认知一、实验目的(1)探究加速度与力、质量之间的定量关系。①探究加速度与力的关系;②探究加速度与质量的关系。(2)学会用控制变量的方法,探究加速度与力、质量的关系。二、实验器材带定滑轮的木板、垫木、小车、细绳、天平、砝码、槽码、打点计时器、纸带、交流电源、刻度尺。三、实验原理与设计1.本实验采用的科学方法:控制变量法。2.实验原理:实验原理图如图所示将小车置于水平木板上,通过滑轮与槽码相连。(1)探究加速度与力的关系:保持小车质量不变,通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。测得不同拉力下小车运动的加速度,找出二者之间的定量关系。(2)探究加速度与质量的关系:保持小车所受的拉力不变,通过在小车上增减砝码的数量来改变小车的质量。测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度,找出加速度与质量的关系。关键能力·实验探究1.需要测量的物理量2.实验步骤(1)测量:用天平测量槽码的质量m'和小车的质量m。(2)安装:按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)。(3)平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块垫木,使小车能匀速下滑。(4)操作:①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上,先接通电源后放开小车,断开电源,取下纸带编号码。②保持小车的质量m不变,改变槽码的质量m',重复步骤①。③在每条纸带上选取一段比较理想的部分,测加速度a。④描点作图,作a-F的图像。⑤保持槽码的质量m'不变,改变小车质量m,重复步骤①和③,作a-1m3.数据处理(1)列F、a数据收集表把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中:实验序号12345F/Na/(m·s-2)(2)作a-F图像的方法:以a为纵坐标、F为横坐标,根据数据作a-F图像,拟合测量点,找出规律,分析a与F的关系。(3)列m、a数据收集表把不同质量的小车(小车和砝码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中:实验序号12345m/kg1m/(kg-1a/(m·s-2)(4)作a-1m图像的方法:分别以a为纵坐标、m和1m为横坐标,根据数据作a-m图像和a-1m图像,分析a(5)实验结论:①对同一物体,当m不变时,物体的加速度a与所受力F成正比。②对不同物体,当F不变时,物体的加速度a与质量m成反比。4.实验注意事项(1)平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的摩擦力。在平衡摩擦力时,不要把悬挂槽码的细绳系在小车上,让小车拉着打点的纸带匀速运动。(2)不重复平衡摩擦力。(3)实验条件:m≫m'。(4)一先一后一按:改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达定滑轮前按住小车。5.系统误差分析(1)图像不过原点:实验中作出的a-F图像有时不过原点,如图甲、乙所示。造成这种现象的主要原因是平衡摩擦力不够(或过度)。图甲的情况说明还没有挂槽码便已经出现了加速度,原因是平衡摩擦力过度,即长木板倾角过大;图乙的情况说明拉力比较小时小车没有运动,原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。(2)图像弯曲:实验中作出的a-F图像有时不是直线,如图丙所示。造成这种现象的原因是未满足槽码的质量m',远小于小车的质量m(m'≪m)。实验中用槽码的重力代替小车受到的拉力,然而实际上由于槽码也要加速运动,所以绳上的拉力要小于槽码的重力。槽码质量越大,则加速越快,拉力与重力的差值也越大,实验误差越明显,并逐渐出现图像弯曲现象。(3)偶然误差①质量的测量误差;②纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差;③细绳或纸带不与木板平行会造成误差;④作图不准确造成误差。[交流讨论]为什么在研究加速度与质量的关系时,不作a-m图像,而是作a-1m提示:作a-m关系图像,得到的是曲线,很难确定两者的关系;若a与m成反比,则a与1m必成正比,我们采用“化曲为直”的方法,改作a-1创新典例·深研剖析类型一教材原型实验角度1实验原理和步骤【典例1】(2024·庆阳高一检测)在“探究加速度和力、质量的关系”实验中,采用如图所示的装置进行实验。(1)实验中,需要在木板的右端垫上一个小木块,其目的是__平衡小车运动过程中受到的摩擦力__。

(2)实验中,已经测出小车的质量为M,砝码(包括砝码盘)的总质量为m,若要将砝码(包括砝码盘)所受的总重力大小作为小车所受拉力F的大小,这样做的前提条件是__m≪M__。

(3)下列说法正确的是__A、C__。

A.实验时,应先接通打点计时器的电源,再放开小车B.小车应在靠近滑轮处释放C.先保持小车的质量不变,研究加速度与力的关系;再保持小车受力不变,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系【解析】(1)实验中,需要在木板的右端垫上一个小木块,其目的是平衡小车运动过程中受到的摩擦力。(2)实验中,若要将砝码(包括砝码盘)所受的总重力大小作为小车所受拉力F的大小,这样做的前提条件是m≪M。(3)实验时,应先接通打点计时器的电源,再放开小车,A正确;小车应在靠近打点计时器处释放,纸带上才能打出更多的点,B错误;先保持小车的质量不变,研究加速度与力的关系;再保持小车受力不变,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系,C正确。答案:(1)平衡小车运动过程中受到的摩擦力(2)m≪M(3)A、C角度2数据处理【典例2】(2024·盐城高一检测)某同学用图甲装置来“探究物体加速度与力、质量的关系”。他将砂和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小,通过改变小桶中砂的质量改变拉力。为使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,实验中需要平衡摩擦力。(1)他用小木块将长木板的右侧垫高来平衡摩擦力。具体操作是:将木板的一侧适当垫高后,把装有纸带的小车放在木板上,纸带穿过打点计时器,在__不挂__(选填“挂”或“不挂”)小桶并且打点计时器打点的情况下,轻轻推一下小车,若小车拖着纸带做__匀速直线__运动,则表明消除了摩擦力的影响。

(2)在一次实验中,该同学得到如图乙所示的纸带。已知打点计时器所用电源频率为50Hz。A、B、C、D、E、F、G是纸带上打出的7个连续的点。由此可算出小车的加速度a=__5.0(4.9~5.1均可)__m/s2(结果保留两位有效数字)。

(3)他在探究小车加速度a与所受拉力F的关系时,根据实验数据作出的a-F图像如图丙所示。发现图线不过原点,原因可能是__A__。

A.木板一端垫得过高B.忘记了平衡摩擦力C.砂和小桶的总质量太大了D.砂和小桶的总质量太小了(4)另一同学利用如图丁所示的装置测定导轨上滑块运动的加速度,滑块上安装了宽度为d的遮光板。滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门A、B,配套的数字毫秒计(图中未画出)记录了遮光板通过第一个光电门A的时间为Δt1,遮光板通过第二个光电门B的时间为Δt2,两个光电门A、B间距离为L,则滑块的加速度表达式为a'=

(dΔ【解析】(1)平衡摩擦力时,不挂小桶,但挂上纸带,并且打开打点计时器,如果小车做匀速直线运动,证明平衡好了摩擦力。(2)根据Δx=aT2可得a=(xDE+x(3)由图丙可知,还没有加拉力时,就存在加速度,说明木板一端垫得过高,故选A。(4)根据vB2-v可得a'=(答案:(1)不挂匀速直线(2)5.0(4.9~5.1均可)(3)A(4)(类型二创新型实验【典例3】某实验小组设计了如图甲所示的实验装置“探究加速