第三章 实验四：验证牛顿运动定律-2022高考物理【金版新学案】大一轮复习讲义·高三总复习

复习讲义答案精析 实验四:　验证牛顿运动定律 考点􀅰精准研析 考点一　 例１　解析:　(１)为了探究加速度与质量的关系,必须控制小车所受拉 力相同,即钩码质量相同,而让小车的质量不同,故B正确. (２)数据描点作aＧ１M 图像如图所示 (３)使小车沿倾角合适的斜面运动, 小车所受重力沿斜面的分力刚好等 于小车所受的摩擦力,则小车受力可 等效为只受绳的拉力,故 A 正确;若 斜面倾角过大,重力沿斜面的分力大 于摩擦力,小车所受合力将大于绳的 拉力,不利于简化“力”的测量,故 B 错误;由牛顿第二定律可知,无论小 车运动的加速度多大,砂和桶的重力都大于绳的拉力,故C错误;当小 车的质量远大于砂和桶的质量时,砂和桶的重力近似等于绳的拉力, 故 D错误. 答案:　(１)B　(２)见解析 (３)见解析图　A 练１　解析:　(１)相邻两个计数点之间的时间间隔T＝５×０．０２s＝０．１０s, 根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时 刻的 瞬 时 速 度,可 得 打 d 点 时 小 车 的 速 度 大 小 vd ＝ ce ２T ＝ ３６．１５－３２．４５ ２×０．１０ ×１０ －２ m/s＝０．１９m/s. (２)在图甲中把托盘和砝码的重力视为小车受到的拉力,需要满足条 件M≫m;在图乙中挂上托盘和砝码,使小车匀速向下运动,受力平衡, 去掉托盘和砝码,小车所受的合外力F 等于托盘和砝码的重力mg. 所以需要满足条件 M≫m 的方案是甲.在作aＧF 图像时,把mg作为 F 值的是甲和乙. 答案:　(１)０．１８~０．１９　(２)甲　甲和乙 练２　解析:　(１)AC这段位移的平均速度等于AC 这段时间中间时刻的 瞬时速度,即B点的瞬时速度,故 vB＝ AB＋BC ４T ＝ (６．１９＋６．７０)×１０－２ ４×０．０２ m /s＝１．６m/s. 由逐差法求解小车的加速度, a＝ (CD＋DE)－(AB＋BC) ４×(２T)２ ＝ (７．２１＋７．７２－６．１９－６．７０)×１０－２ ４×(２×０．０２)２ m/s２ ＝３．２m/s２. (２)将坐标系中各点连成一条直线,连线时应使直线过尽可能多的点, 不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧,离直线较远的点应 视为错误数据,不予考虑,连线如图所示: (３)图线与横轴有截距,说明实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力 不够. 答案:　(１)１．６　３．２　(２)见解析 (３)实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 考点二　 例２　解析:　(１)由于遮光条非常窄,所以遮光条通过光电门的平均速 度可近似等于滑块在该处的瞬时速度,故滑块通过光电门的瞬时速度 为v＝dΔt ,结合v２－０＝２aL,得a＝ d ２ ２L(Δt)２ . (２)根据牛顿第二定律得a＝ FM ＝ d２ ２L(Δt)２ ,则有F＝d ２M ２L 􀅰 １ (Δt)２ , FＧ １(Δt)２ 图像的斜率k＝d ２M ２L ,解得 M＝２kL d２ . 答案:　(１)dΔt　 d２ ２L(Δt)２ 　(２)２kL d２ 例３　解析:　(１)对铝箱分析,应有FT－mg＝ma, 对滑轮应有F＝２FT, 联立可解得a＝ １２mF－g , 可知图线的斜率k＝ １２m＝ １０ ４ , 解得m＝０．２０kg, 纵轴截距－g＝－１０, 解得g＝１０m/s２; (２)对砂桶和砂分析,应用 Mg－FT＝Ma, 对滑轮应有F＝２FT, 联立可解得a＝g－ １２MF , 当砂桶和砂的总质量较大时,加速度a 接近g,故实际得到的加速 度a＜g, 故C、D正确,A、B错误. 答案:　(１)０．２０kg　１０m/s２　(２)CD 例４　解析:　本题通过连接体的运动考查测量加速度实验的数据处理、 误差分析.由题意可知,小球B的质量大于小球A 的质量,所以小球 B下落,小球A 上升,A、B小球做匀变速直线运动,两小球的加速度大 小相同,由匀变速直线运动规律可知h０－h＝ １ ２at ２,解得a≈１．８４m/s２; 由实验室提供的数据获得小球 A、B 的质量,结合牛顿第二定律有 mBg－mAg＝(mA＋mB)a′,可得a′＝ mBg－mAg mA＋mB ＝１．９６m/s２,比实验 所测得的实际加速度大,除实验中的偶然误差外,还会存在阻力的作 用,可能是滑轮有质量或滑轮的轴不光滑(合理即可). 答案:　１．８４　１．９６　滑轮的轴不光滑或滑轮有质量 例５　解析:　(１)实验过程中需要根据牛顿第二定律分析问题,需要用 到运动学公式解决加速度问题,所以需要刻度尺测量位移和天平测量 质量,故C、D正确. (２)因为两个物块在细线的拉力作用下,做初速度为零的匀加速直线 运动,并且 两 者 的 运 动 时 间 相 同,根 据 公 式 x＝ １２at ２ 可 得 x