第3章 实验4 验证牛顿运动定律-【直击双1流】2022版高考物理真题分类全刷

实验 4　 验证牛顿运动定律 1. (2021 全国卷甲,22,5 分,★★★) 为测量小铜块与瓷砖表 面间的动摩擦因数,一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在 水平桌面上,形成一倾角为 α 的斜面(已知 sin α = 0. 34, cos α = 0. 94),小铜块可在斜面上加速下滑,如图所示. 该 同学用手机拍摄小铜块的下滑过程,然后解析视频记录的 图像,获得 5 个连续相等时间间隔(每个时间间隔 ΔT = 0. 20 s) 内小铜块沿斜面下滑的距离 si( i = 1,2,3,4,5),如 下表所示. s1 s2 s3 s4 s5 5. 87 cm 7. 58 cm 9. 31 cm 11. 02 cm 12. 74 cm 由表中数据可得, 小铜块沿斜面下滑的加速度大小为 m / s2 , 小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为 . (结果均保留2位有效数字,重力加速度大小取 9. 80 m / s2 ) 2. (2021 湖南卷,11,6 分,★★) 某实验小组利用图甲所示装 置探究加速度与物体所受合外力的关系. 主要实验步骤 如下: (1) 用游标卡尺测量垫块厚度 h, 示数如图乙所示,h = cm; (2) 接通气泵,将滑块轻放在气垫导轨上,调节导轨至水平; (3) 在右支点下放一垫块,改变气垫导轨的倾斜角度; (4) 在气垫导轨合适位置释放滑块,记录垫块个数 n 和滑块 对应的加速度 a; (5) 在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同),重复步骤 (4),记录数据如下表: n 1 2 3 4 5 6 a / (m·s -2 ) 0. 087 0. 180 0. 260 0. 425 0. 519 根据表中数据在图丙上描点,绘制图线. 如果表中缺少的第 4 组数据是正确的,其应该是 m/ s2 (保留 3 位有效数字) . 3. (2020课标Ⅱ,22,5分,★★) 一细绳跨过悬挂的定滑轮,两 端分别系有小球 A 和 B,如图所示. 一实验小组用此装置测 量小球 B 运动的加速度. 令两小球静止,细绳拉紧,然后释放小球,测得小球 B 释放时 的高度 h0 = 0. 590 m,下降一段距离后的高度 h = 0. 100 m; 由 h0 下降至 h所用的时间 T = 0. 730 s.由此求得小球B加速 度的大小为 a = m/ s2(保留 3 位有效数字) . 从实验室提供的数据得知,小球A、B的质量分别为100. 0 g和 150. 0 g,当地重力加速度大小为 g = 9. 80 m/ s2 . 根据牛顿第 二定律计算可得小球 B 加速度的大小为 a′ = m/ s2 (保留 3 位有效数字) . 可以看出,a′与 a有明显差异,除实验中的偶然误差外,写出 一条可能产生这一结果的原因: 　 . 4. (2020山东卷,13,6分,★★★)2020年5月,我国进行了珠穆 朗玛峰的高度测量,其中一种方法是通过使用重力仪测量重 力加速度,进而间接测量海拔高度. 某同学受此启发就地取 材设计了如下实验,测量当地重力加速度的大小. 实验步骤 如下: 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 93 甲 ① 如图甲所示,选择合适高度的垫块,使木板的倾角为 53°, 在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中 未画出) . ② 调整手机使其摄像头正对木板表面,开启视频录像功能. 将小物块从木板顶端释放,用手机记录下小物块沿木板向 下做加速直线运动的情况. 然后通过录像的回放,选择小物 块运动路径上合适的一点作为测量参考点,得到小物块相 对于该点的运动距离 L 与运动时间 t 的数据. ③ 该同学选取部分实验数据,画出了2L t - t 图像,利用图像 数据得到小物块下滑的加速度大小为5. 6 m / s2 . ④ 再次调节垫块,改变木板的倾角,重复实验. 回答以下问题: (1) 当木板的倾角为 37° 时,所绘图像如图乙所示. 由图像 可得,物块过测量参考点时速度的大小为 m / s; 选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点,利用 A、B 两点数据得到小物块下滑时加速度的大小为