2021屆高考物理二輪備考特訓(xùn)：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律（解析版）

驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律

1.(2020?遼寧模擬)實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置測量木塊與木板間的動摩

擦因數(shù)〃，提供的器材有:帶定滑輪的長木板、有凹槽的木塊、質(zhì)量為20g的鉤碼

10個(gè)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、細(xì)線等.實(shí)驗(yàn)中將部分鉤碼懸掛在細(xì)線下，剩余

的鉤碼放在木塊的凹槽中，保持長木板水平，利用打出的紙帶測量木塊的加速

度&取9.8m/s2)

.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

(1)正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,得到一條紙帶，從某個(gè)清晰的打點(diǎn)開始，依次標(biāo)注0、1、2、

3、4、5、6,分別測出位置0到位置3、位置6間的距離，如圖乙所示.已知打點(diǎn)周

期7=0.02s,則木塊的加速度a=m/s2.

(2)將木塊凹槽中的鉤碼逐個(gè)添加到細(xì)線下端，改變懸掛鉤碼的總質(zhì)量m,測得相

應(yīng)的加速度％作出a-m圖象如圖丙所示.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s?,則木塊

與木板間動摩擦因數(shù)H=(保留2位有效數(shù)字)/的測量值(選填

“大于，，"小于”或"等于”）真實(shí)值，原因是_（寫出一個(gè)即可）.

（3）實(shí)驗(yàn)中（選填”需要〃或"不需要”）滿足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和

槽中鉤碼總質(zhì)量.

2.（2020?廣東模擬）在探究物體質(zhì)量一定，加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，采用如圖

所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中的硅碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的祛碼質(zhì)量用m表

示，小車的加速度可由小車后面拖動的紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算出：

M紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

圖1

（1）實(shí)驗(yàn)中以下做法正確的是.

A.平衡摩擦力時(shí)，小車應(yīng)連上紙帶,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源

B.平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的祛碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車應(yīng)在靠近滑輪處釋放

D.調(diào)整滑輪的高度,使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板平行

（2）/W與m的關(guān)系應(yīng)滿足m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M,這樣做的目的是

（3）如圖2所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接50Hz交流電源.紙帶

中計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)出,由此可以得小車的加速度大小約為m/sY結(jié)

果保留2位有效數(shù)字）

（4）某實(shí)驗(yàn)小組得到的a-F圖線如圖3所示，圖線未過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能

是；圖線末端彎曲的原因

是.

3.某實(shí)驗(yàn)小組在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系〃的實(shí)驗(yàn)中.

（1）在閉合開關(guān)之前,甲同學(xué)將實(shí)驗(yàn)器材組裝成圖甲所示.請指出該裝置中的錯(cuò)誤

或不妥之處（只要答出其中的兩點(diǎn)即可）:；.

（2）乙同學(xué)將上述裝置調(diào)整正確后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的一條紙帶,

圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出,由圖中的數(shù)據(jù)可算得小車加速度為

m/s4（保留2位有效數(shù)字）

(3)丙同學(xué)在利用上述調(diào)整好的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中,保持沙和沙桶的總質(zhì)量不變，小

車自身的質(zhì)量為M且保持不變，改變小車中硅碼的質(zhì)量m,并測出小車中放不同質(zhì)

量硅碼時(shí)所對應(yīng)的加速度4以m為橫坐標(biāo)J為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出如圖丙所

a

示的Lm關(guān)系圖線,圖中縱軸上的截距為b,則小車受到的拉力大小為_______.

a

4.(2020?四川模擬)在“探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)

做了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，在調(diào)節(jié)桌面水平后，添加了力傳感器來測細(xì)線中的拉

力.

9.61單?位：cm

-------18.01

-------------------28.81

乙

丙

(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說法正確的是.

A.必須用天平測出沙和沙桶的質(zhì)量

B.一定要保證沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

C.應(yīng)當(dāng)先釋放小車，再接通電源

D.需要改變沙和沙桶的總質(zhì)量，打出多條紙帶

(2)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz,

相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，由圖中的數(shù)據(jù)可知，小車運(yùn)動的加速度大小

是m/sY計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

(3)由實(shí)驗(yàn)得到小車的加速度a與力傳感器示數(shù)F的關(guān)系如圖丙所示.則小車與軌

道的滑動摩擦力

Ff=N.

(4)小明同學(xué)不斷增加沙子質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)小車的加速度最后會趨近于某一

數(shù)值，從理論上分析可知，該數(shù)值應(yīng)為m/s2(g取10m/s2).

5.(2020?重慶模擬)圖(a)為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意

圖.實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M.重物的質(zhì)量m；用游標(biāo)卡尺測量遮光片

的寬度用米尺測量兩光電門之間的距離s；

②調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平；

③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)分別測出遮光片經(jīng)過光電

門A和光電門B所用的時(shí)間和AtB,求出加速度%

④多次重復(fù)步驟③，求a的平均值a；

⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)

回答下列問題：

(1)測量d時(shí),某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖(b)所示,其讀數(shù)

為cm.

(2)物塊的加速度a可用d、s、和Ate表示為a=.

(3)動摩擦因數(shù)〃可用M.m、五和重力加速度g表示為尸_______.

(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平,由此引起的誤差屬于(選填“偶然誤差”或

“系統(tǒng)誤差”).

6某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置來探究小車的加速度與所受合力的關(guān)系，將裝

有力傳感器的小車放置于水平長木板上，緩慢向小桶中加入細(xì)沙，直到小車剛開始

運(yùn)動為止，記下力傳感器的最大示數(shù)F。；再將小車放回原處并按住,繼續(xù)向小桶內(nèi)

加入細(xì)沙,記下力傳感器的示數(shù)電然后釋放小車，記錄小車運(yùn)動時(shí)力傳感器的示

數(shù)F*(小車與長木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)

(1)接通頻率為50Hz的交流電源，釋放小車，打出紙帶,紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有

4個(gè)點(diǎn)未畫出，測出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2間和4、5間的距離，如圖乙所示，則小車運(yùn)動的加

速度大小為。=m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).

(2)改變小桶中細(xì)沙的重力，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),獲得多組數(shù)據(jù)，描繪小車的加速度a與

所受合力F的關(guān)系圖象，不計(jì)紙帶與計(jì)時(shí)器間的摩擦,圖象中F應(yīng)是實(shí)驗(yàn)中測得

的.

A.Fi-F°B.FZ~FQC.FID.F?

(3)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說法中正確的是.

A.實(shí)驗(yàn)中需要將長木板右端墊高

B.實(shí)驗(yàn)中需要測出小車和力傳感器的總質(zhì)量

C.小車和力傳感器的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小桶和沙的總質(zhì)量

D.用加沙的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，可更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)

7.某實(shí)驗(yàn)小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(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1所示.設(shè)小車質(zhì)量M,祛碼盤質(zhì)量m。,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用的交

流電頻率/=50Hz.其實(shí)驗(yàn)步驟是：

A.按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；

B.調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運(yùn)動；

C.取下細(xì)繩和祛碼盤，記下祛碼盤中祛碼的質(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)繩和祛碼盤，改變祛碼盤中祛碼質(zhì)量，重復(fù)A、B、C、D步驟,求得小

車在不同合外力F作用下的加速度.

圖3

回答下列問題:

⑴按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求硅碼和硅碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？

(選填"是"或"否”).

(2)實(shí)驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如圖2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)測量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計(jì)的表格中,如表,

次數(shù)12345

祛碼盤中祛碼的重

0.100.200.290.390.49

力F/N

小車的加速度

0.881.441.842.382.89

a/(ms2)

他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a-F圖象如圖3.造成圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條最主要原因

是.

從該圖線延長線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是，其大小為.

8.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系〃的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列說法正確的是

)

電源插頭

紙帶49電火花計(jì)時(shí)器

沙桶

A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓直流電源

B.應(yīng)將木板左端適當(dāng)墊高平衡小車受到的摩擦力

C.釋放小車的同時(shí)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

D.應(yīng)盡量保證小車的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于沙和沙桶的總質(zhì)量

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.保持小車4的質(zhì)量不變,

改變礦泉水瓶C中水的質(zhì)量，從而改變小車所受拉力E測量小車在不同拉力F作用

下的加速度內(nèi)作出a-F圖象如圖乙所示.造成圖線不過原點(diǎn)的原因可能是（）

A.沒有平衡摩擦力

B.平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大

C.小車質(zhì)量太大

D.礦泉水瓶和其中水的質(zhì)量太大

10.某實(shí)驗(yàn)小組用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”.圖甲中A

為小車為裝有祛碼的小盤,C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電磁

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相連,小車的質(zhì)量為m1,小盤和祛碼的總質(zhì)量為m2.

(1)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的一條紙帶,A、8、C、D、E為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的

時(shí)間間隔為7,8、C兩點(diǎn)的間距X2和D、E兩點(diǎn)的間距X4已量出，利用這兩段間距

計(jì)算小車加速度的表達(dá)式為.

(2)某同學(xué)平衡好摩擦力后，在保持小車質(zhì)量不變的情況下,通過改變小盤中祛碼

的個(gè)數(shù)，得到多組數(shù)據(jù),作出了小車的加速度a與硅碼重力F的圖象如圖丙所示.由

圖象分析可得，小車的質(zhì)量為kg,小盤的質(zhì)量為kg.(取g=10m/s2,

結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

⑶該同學(xué)作出的a-F圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因

是.

11.如圖所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置.他在氣墊導(dǎo)軌上安裝

了一個(gè)光電門8,滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與

力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼,每次滑塊都從A處由靜止釋放.

光電門

8遮光條

氣墊導(dǎo)會目滑塊

r-*-]IIIIJ_II?JT

F停鯉■■如政

鉤碼連氣源

（1）該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度，如圖所示，則d=mm.

012cm

5川因卜

05101520

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從4位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的

時(shí)間t,若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是.

（3）下列不必要的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)要求是.（填選項(xiàng)前對應(yīng)的字母）

A.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量

B.應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些

C.應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平

D.應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行

（4）改變鉤碼的質(zhì)量,測出對應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時(shí)間t,

通過描點(diǎn)作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出

（選填"2-7"步或"y"）圖象.

12.（2020?河北模擬）圖為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的

電源為50Hz的交流電源，打點(diǎn)的時(shí)間間隔用At表示.在小車質(zhì)量未知的情況下,

某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種方法用來探究“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”.

小空電源打點(diǎn)

小牛計(jì)時(shí)器

L紙帶

木板復(fù)寫紙

△

小吊盤

(1)完成下列實(shí)驗(yàn)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(jì)時(shí)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，在小車中放入祛碼.

③打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，釋放小車,獲得帶有點(diǎn)列的紙帶，在紙帶上標(biāo)出小車中硅

碼的質(zhì)量m.

④按住小車，改變小車中祛碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟③.

⑤在每條紙帶上清晰的部分，每5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).測量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距

51、52、....求出與不同m相對應(yīng)的加速度a.

⑥以硅碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo)t為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出關(guān)系圖線.若加速度

與小車和祛碼的總質(zhì)量成反比，則《與m應(yīng)成(選填“線性”或"非線性”)關(guān)

系.

(2)完成下列填空:

①本實(shí)驗(yàn)中，為了保證在改變小車中祛碼的質(zhì)量時(shí)，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

②設(shè)紙帶上三個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為51、力和S3.a可用51、S3和At表示為

a=.圖為用米尺測量某一紙帶上的51、53的情況，由圖可讀出Sl=

mm,S3=mm,由此求得加速度的大小a=m/s2.

1234567891c)11s

③圖為所得實(shí)驗(yàn)圖線的示意圖.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為瓦若牛

頓定律成立，則小車受到的拉力為，小車的質(zhì)量為.

0m

驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律

1.（2020?遼寧模擬）實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置測量木塊與木板間的動摩

擦因數(shù)〃，提供的器材有:帶定滑輪的長木板、有凹槽的木塊、質(zhì)量為20g的鉤碼

10個(gè)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、細(xì)線等.實(shí)驗(yàn)中將部分鉤碼懸掛在細(xì)線下，剩余

的鉤碼放在木塊的凹槽中，保持長木板水平，利用打出的紙帶測量木塊的加速

度&取9.8m/s2）

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

（1）正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,得到一條紙帶，從某個(gè)清晰的打點(diǎn)開始，依次標(biāo)注0、1、2、

3、4、5、6,分別測出位置0到位置3、位置6間的距離，如圖乙所示.已知打點(diǎn)周

期7=0.02s,則木塊的加速度a=m/s2.

（2）將木塊凹槽中的鉤碼逐個(gè)添加到細(xì)線下端，改變懸掛鉤碼的總質(zhì)量m,測得相

應(yīng)的加速度內(nèi)作出a-m圖象如圖丙所示.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s。則木塊

與木板間動摩擦因數(shù)（保留2位有效數(shù)字）加的測量值（選填

“大于，，“小于，，或“等于，，）真實(shí)值，原因是_（寫出一個(gè)即可）.

(3)實(shí)驗(yàn)中(選填“需要”或"不需要”)滿足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和

槽中鉤碼總質(zhì)量.

【答案】(1)3.33(2)0.34(0.32~0.36)大于滑輪與軸承、細(xì)線間有摩擦，紙帶

與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間有摩擦等(3)不需要

【解析】⑴已知打點(diǎn)周期7=0.02S,根據(jù)逐差法可得木塊的加速度

(8.20350.：.50)

為汨壬臂=2m/s2=3>33m/s2

9T29X0.022''

(2)設(shè)木塊質(zhì)量為M,以M.m組成的系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律

有,mg-Ff=(/W+0.2)a,Ff=〃(/W+02m)g,聯(lián)立可得加速度為:。=蠟汕-囤，由題圖丙可

知，當(dāng)m=0時(shí),/a/=〃g=3.3m/s。則木塊與木板間動摩擦因數(shù),=0.34,因滑輪與軸承、

細(xì)線間有摩擦，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間有摩擦，所以測量值大于真實(shí)值.

(3)實(shí)驗(yàn)中沒有采用細(xì)線拉力等于重力，所以不需要滿足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木

塊和槽中鉤碼總質(zhì)量.

2.(2020?廣東模擬)在探究物體質(zhì)量一定，加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，采用如圖

所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中的祛碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的祛碼質(zhì)量用m表

示，小車的加速度可由小車后面拖動的紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算出：

M紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

圖1

(1)實(shí)驗(yàn)中以下做法正確的是

A.平衡摩擦力時(shí)，小車應(yīng)連上紙帶,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源

B.平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的祛碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車應(yīng)在靠近滑輪處釋放

D.調(diào)整滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板平行

(2)M與m的關(guān)系應(yīng)滿足m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M,這樣做的目的是

(3)如圖2所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接50Hz交流電源.紙帶

中計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)出,由此可以得小車的加速度大小約為m/s*(結(jié)

果保留2位有效數(shù)字)

⑷某實(shí)驗(yàn)小組得到的a-F圖線如圖3所示，圖線未過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能

是；圖線末端彎曲的原因

是.

【答案】(1)AD(2)使繩中的張力近似等于盤和盤中祛碼的總重力(3)3.2

(4)未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足沒有滿足m遠(yuǎn)小于M

【解析】(1)平衡摩擦力時(shí)，小車應(yīng)連上紙帶,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，故A正確;平

衡摩擦力的方法就是將木板一端墊高，撤去盤及盤中的祛碼，使小車在木板上做勻

速直線運(yùn)動，故B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車應(yīng)在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放，故C錯(cuò)誤;調(diào)節(jié)滑

輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行,否則拉力不會等于小車所受合力,

故D正確.

⑵根據(jù)牛頓第二定律可知:mg=(/V7+m)a,解得:。=簿#=碗=翟=罩，當(dāng)m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小

M

于M時(shí),F近似等于mg,故目的是使繩中的張力近似等于盤和盤中祛碼的總重力.

(3)根據(jù)Ax=aV得:0』。772+°。7216192

m/s232m/s2

T,XU.WTT

(4)圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)0,即開始施加拉力時(shí)，加速度為零，則知未平衡摩擦力或

者平衡摩擦力不足.a-F圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，開始時(shí)mg比較小，近似等于

細(xì)繩的拉力,斜率為M的倒數(shù)，斜率不變.當(dāng)m比較大，不再滿足M遠(yuǎn)大于m,所以

圖線末端彎曲.

3.某實(shí)驗(yàn)小組在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系〃的實(shí)驗(yàn)中.

(1)在閉合開關(guān)之前，甲同學(xué)將實(shí)驗(yàn)器材組裝成圖甲所示.請指出該裝置中的錯(cuò)誤

或不妥之處(只要答出其中的兩點(diǎn)即可):；.

(2)乙同學(xué)將上述裝置調(diào)整正確后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的一條紙帶,

圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出,由圖中的數(shù)據(jù)可算得小車加速度為

m/s4(保留2位有效數(shù)字)

(3)丙同學(xué)在利用上述調(diào)整好的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中,保持沙和沙桶的總質(zhì)量不變，小

車自身的質(zhì)量為M且保持不變，改變小車中祛碼的質(zhì)量m,并測出小車中放不同質(zhì)

量祛碼時(shí)所對應(yīng)的加速度4以m為橫坐標(biāo)J為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出如圖丙所

a

示的Lm關(guān)系圖線,圖中縱軸上的截距為b,則小車受到的拉力大小為_______.

a

【答案】(1)用的是直流電源木板的右端沒有墊高小車離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)

(只要答出其中的兩點(diǎn)即可)(2)0.49(3)?

D

【解析】(1)①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該使用交流電源(圖中干電池為直流電源);②本實(shí)

驗(yàn)應(yīng)該將木板的右端墊高,平衡摩擦力;③小車離定滑輪太近(離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器較遠(yuǎn)),

小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)距左端較遠(yuǎn),這樣便于小車運(yùn)動較長的時(shí)

間，從而能準(zhǔn)確測量小車的加速度，減小誤差.

(2)圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔

為7=0.1s,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式Ax=aT2得。=型些筆簪竺幼

0.1z

m/s2=0.49m/s2.

(3)根據(jù)題意，由牛頓第二定律得F=(M+m)a,則則Ln圖象的截距b4小

aFFaF

車受到的拉力大小F4.

b

4.(2020?四川模擬)在“探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)

做了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，在調(diào)節(jié)桌面水平后，添加了力傳感器來測細(xì)線中的拉

力.

9.61單?位：cm

-------18.01

-------------------28.81

乙

丙

(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說法正確的是.

A.必須用天平測出沙和沙桶的質(zhì)量

B.一定要保證沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

C.應(yīng)當(dāng)先釋放小車，再接通電源

D.需要改變沙和沙桶的總質(zhì)量，打出多條紙帶

(2)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz,

相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，由圖中的數(shù)據(jù)可知，小車運(yùn)動的加速度大小

是m/s4(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

(3)由實(shí)驗(yàn)得到小車的加速度a與力傳感器示數(shù)F的關(guān)系如圖丙所示.則小車與軌

道的滑動摩擦力

Ff=N.

(5)小明同學(xué)不斷增加沙子質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)小車的加速度最后會趨近于某一

數(shù)值，從理論上分析可知，該數(shù)值應(yīng)為m/s2(g取10m/s2).

【答案】(l)D(2)2.40(3)1.0(4)5

【解析】(1)力傳感器測量細(xì)線中的拉力F,則小車受到拉力為2F,即力是直接測

量得到的，不用測出沙桶和沙的總質(zhì)量,A、B錯(cuò)誤;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用，應(yīng)先接通電

源,后釋放小車,C錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)需要得到多組數(shù)據(jù)，故需要改變沙和沙桶的總質(zhì)量，打

出多條紙帶,D正確.

(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為/s=0.02s,由題可知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為7=0.1s,

小車的加速度為a=筆”=2.40m/s2.

(3)由題圖丙可知，產(chǎn)生加速度的拉力最小值為0.5N,所以滑動摩擦力F產(chǎn)2F=1.0N.

⑷對沙和沙桶根據(jù)牛頓第二定律有mg-F=md,即心g￡,小于重力加速度g,由實(shí)

驗(yàn)裝置原理可知，小車的加速度為沙和沙桶的加速度的一半,a=|a'4g，即小車的加

速度最后會趨近于5m/s2.

5.(2020?重慶模擬)圖(a)為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意

圖.實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M.重物的質(zhì)量m；用游標(biāo)卡尺測量遮光片

的寬度d；用米尺測量兩光電門之間的距離s；

②調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平；

③讓物塊從光電門4的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)分別測出遮光片經(jīng)過光電

門A和光電門B所用的時(shí)間和求出加速度a；

④多次重復(fù)步驟③，求a的平均值a；

⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)

回答下列問題：

(1)測量d時(shí),某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖(b)所示,其讀數(shù)

為cm.

(2)物塊的加速度a可用d、s、和Ate表示為a=.

(3)動摩擦因數(shù)〃可用M.m、萬和重力加速度g表示為“.

(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平,由此引起的誤差屬于(選填“偶然誤差〃或

“系統(tǒng)誤差”).

【答案】(1)0.960(2)(3)"喑些(4)系統(tǒng)誤差

2sMg

【解析】(1)由題圖(b)所示游標(biāo)卡尺可知，主尺示數(shù)為0.9cm,游標(biāo)尺示數(shù)為

12x0.05mm=0.60mm=0.060cm,則游標(biāo)卡尺示數(shù)為0.9cm+0.060cm=0.960cm.

(2)物塊經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度為:以=二,物塊經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度為:玲=1■，物塊做勻變

速直線運(yùn)動，由速度位移公式得2pA2=2a5,加速度為:a=.

⑶以M.m組成的系統(tǒng)為研究對象,由牛頓第二定律得:mg-〃/Wg=(/W+m)瓦解

eMg

(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差.

6某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置來探究小車的加速度與所受合力的關(guān)系，將裝

有力傳感器的小車放置于水平長木板上，緩慢向小桶中加入細(xì)沙，直到小車剛開始

運(yùn)動為止，記下力傳感器的最大示數(shù)Fo；再將小車放回原處并按住,繼續(xù)向小桶內(nèi)

加入細(xì)沙,記下力傳感器的示數(shù)電然后釋放小車，記錄小車運(yùn)動時(shí)力傳感器的示

數(shù)F2.(小車與長木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)

(1)接通頻率為50Hz的交流電源，釋放小車，打出紙帶,紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有

4個(gè)點(diǎn)未畫出，測出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2間和4、5間的距離汝口圖乙所示，則小車運(yùn)動的加

速度大小為a=m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).

(2)改變小桶中細(xì)沙的重力，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),獲得多組數(shù)據(jù)，描繪小車的加速度a與

所受合力F的關(guān)系圖象，不計(jì)紙帶與計(jì)時(shí)器間的摩擦,圖象中F應(yīng)是實(shí)驗(yàn)中測得

的.

A.FrFoB.F2~FQC.FID.F?

(3)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說法中正確的是.

A.實(shí)驗(yàn)中需要將長木板右端墊高

B.實(shí)驗(yàn)中需要測出小車和力傳感器的總質(zhì)量

C.小車和力傳感器的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小桶和沙的總質(zhì)量

D.用加沙的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，可更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)

【答案】(1)4.30(2)B(3)D

【解析】(1)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)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的

時(shí)間間隔T=0.1s,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論Ax=aT2可

得:a="=23；：需75*10-2m/s2=4.30m/s2.

(2)描繪小車的加速度a與所受合力F的關(guān)系圖象，而摩擦力大小為F。,記錄小車運(yùn)

動時(shí)力傳感器的示數(shù)為F%所以合力F=F”Fo,故B正確.

(3)實(shí)驗(yàn)中不需要將長木板右端墊高，因?yàn)橐呀?jīng)利用力傳感器測量了小車所受摩擦

力的大小，故A錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中不需要測出小車和力傳感器的總質(zhì)量,只需要保證小

車和力傳感器的總質(zhì)量不變即可，故B錯(cuò)誤;在該實(shí)驗(yàn)中，力傳感器可以直接得出拉

力的大小,不需要使小車和力傳感器的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小桶和沙的總質(zhì)量，故C錯(cuò)

誤;用加沙的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，可更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)，故D正確.

7.某實(shí)驗(yàn)小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系〃的實(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1所示.設(shè)小車質(zhì)量M,祛碼盤質(zhì)量打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用的交

流電頻率，=50Hz.其實(shí)驗(yàn)步驟是：

A.按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；

B.調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運(yùn)動；

C.取下細(xì)繩和祛碼盤，記下祛碼盤中祛碼的質(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)繩和祛碼盤，改變祛碼盤中祛碼質(zhì)量，重復(fù)A、B、C、D步驟,求得小

車在不同合外力F作用下的加速度.

回答下列問題:

⑴按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求硅碼和祛碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？

(選填"是"或"否").

(2)實(shí)驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如圖2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)測量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計(jì)的表格中,如表，

次數(shù)12345

硅碼盤中祛碼的重

0.100.200.290.390.49

力F/N

小車的加速度

0.881.441.842.382.89

a/(ms2)

他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a-F圖象如圖3.造成圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條最主要原因

是.

從該圖線延長線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是，其大小為.

【答案】(1)否(2)0.88(3)在計(jì)算小車所受的合力時(shí)未計(jì)入祛碼盤的重力硅

碼盤的重力0.08N

【解析】(1)當(dāng)小車勻速下滑時(shí)有:mgsin9=/+(m+mo)g,當(dāng)取下細(xì)繩和祛碼盤后,

由于重力沿斜面向下的分力mgsin。和摩擦力/不變,因此小車的合力即為

(m+m0)g,所以該實(shí)驗(yàn)不需要讓祛碼和祛碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.

⑵根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論、=。產(chǎn)，解得g=@絲吟警幽＞10、人2=0.88

m/s2.

(3)由圖象可知,當(dāng)外力F(祛碼盤中祛碼的重力mg)為零時(shí)，物體有加速度,說明在

計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入祛碼盤的重力，據(jù)牛頓第二定律有F+m°g=ma,即

a=±+駟,根據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系知，該圖線延長線與橫軸的交點(diǎn)為加以所以祛碼盤的

mm

重力為0.08N.

8."探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列說法正確的是

()

電源插頭

紙帶?電火花計(jì)時(shí)器

0

沙桶

A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓直流電源

B.應(yīng)將木板左端適當(dāng)墊高平衡小車受到的摩擦力

C.釋放小車的同時(shí)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

D.應(yīng)盡量保證小車的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于沙和沙桶的總質(zhì)量

【答案】D

【解析】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源，故A錯(cuò)誤;應(yīng)將木板右端適當(dāng)墊高以

平衡小車受到的摩擦力，故B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放小車，故C錯(cuò)誤;讓

小車的質(zhì)量m1遠(yuǎn)大于沙和沙桶的總質(zhì)量g,這樣就可認(rèn)為小車受到的拉力近似

等于沙和沙桶的總重，故D正確.

”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.保持小車A的質(zhì)量不變,

改變礦泉水瓶C中水的質(zhì)量，從而改變小車所受拉力F.測量小車在不同拉力F作用

下的加速度a,作出a-F圖象如圖乙所示.造成圖線不過原點(diǎn)的原因可能是（）

B.沒有平衡摩擦力

B.平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大

C.小車質(zhì)量太大

D.礦泉水瓶和其中水的質(zhì)量太大

【答案】4

【解析】由圖象可知,當(dāng)拉力F不等于零時(shí)，小車的加速度仍然為零，說明實(shí)驗(yàn)沒

有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.

10.某實(shí)驗(yàn)小組用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系〃.圖甲中4

為小車,8為裝有祛碼的小盤,C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電磁

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相連,小車的質(zhì)量為m1,小盤和祛碼的總質(zhì)量為m2.

(1)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的一條紙帶,4、8、C、￡為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的

時(shí)間間隔為7,8、C兩點(diǎn)的間距xz和0、E兩點(diǎn)的間距X4已量出，利用這兩段間距

計(jì)算小車加速度的表達(dá)式為a=.

(2)某同學(xué)平衡好摩擦力后，在保持小車質(zhì)量不變的情況下,通過改變小盤中祛碼

的個(gè)數(shù)，得到多組數(shù)據(jù),作出了小車的加速度。與祛碼重力F的圖象如圖丙所示.由

圖象分析可得，小車的質(zhì)量為kg,小盤的質(zhì)量為kg.(取g=10m/s2,

結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

⑶該同學(xué)作出的a-F圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因

是.

【答案】(1)第(2)0.610.0061(3)該同學(xué)誤將祛碼的重力當(dāng)作繩子對

小車的拉力

【解析】⑴根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式Ax=a產(chǎn)可得：x4M=2aF解

(2)設(shè)小盤的質(zhì)量為m,則對小車，根據(jù)牛頓第二定律得:mg+F=ma,即所

nt]

以a-F圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)，即工=會”，故小車的質(zhì)量為:m產(chǎn)。.61

mi0.55-0

kg,a-F圖象的截距為$=0.1m/s)即1=。時(shí)，小車的加速度是由托盤的重力產(chǎn)生的,

解得:kg=0.0061kg.

(3)小車受到繩子的拉力應(yīng)等于小盤和盤中祛碼的總重力，該同學(xué)誤將祛碼的重力

當(dāng)作了繩子對小車的拉力.

11.如圖所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置.他在氣墊導(dǎo)軌上安裝

了一個(gè)光電門8,滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與

力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼,每次滑塊都從4處由靜止釋放.

光電門8

氣墊瞥歹滑塊

：：六丁一［科

rfHliiiiiiij??iiii_?

(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d,如圖所示，則d=mm.

HW

05101520

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從4位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的

時(shí)間t,若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是.

(3)下列不必要的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)要求是.(填選項(xiàng)前對應(yīng)的字母)

A.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量

B.應(yīng)使4位置與光電門間的距離適當(dāng)大些

C.應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平

D.應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行

(4)改變鉤碼的質(zhì)量,測出對應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時(shí)間t,

通過描點(diǎn)作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出

(選填”2-F〃“十片或"今F”)圖象.

【答案】(1)2.25(2)遮光條到光電門的距離L(3)A⑷射

【解析】(1)由題圖知第5條刻度線與主尺對齊，所以d=2mm+5x0.05

mm=2.25mm.

(2)將滑塊從A位置由靜止釋放后,滑塊做初速為零的勻加速直線運(yùn)動.由數(shù)字計(jì)時(shí)

器讀出遮光條通過光電門B的時(shí)間t,則可確定滑塊經(jīng)過光電門的瞬時(shí)速度

再根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式v2=2aL知,要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是遮光條

到光電門的距離L.

(3)小車受到細(xì)線的拉力直接通過力傳感器測出，故與小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量的大小

無關(guān),A錯(cuò)誤;應(yīng)使4位置與光電門間的距離適當(dāng)大些，有利于減小長度的測量誤

差,B正確;將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平，并保持細(xì)線方向與氣墊導(dǎo)軌平面平行，這樣細(xì)線

的拉力才等于小車的合力，故C、D正確.不必要的一項(xiàng)是A.

⑷為探究加速度與力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持滑塊的質(zhì)量M不變，由/=2叫”為磊

聯(lián)立解得*=2》,所以“研究加速度與力的關(guān)系〃可轉(zhuǎn)化為“研究時(shí)間與力的關(guān)系〃,

為作出線性圖象，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)畫