考点9 实验：验证牛顿第二定律-【金版教程】2023高考物理一轮总复习首选用卷课件PPT（老高考）

考点9　 实验：验证牛顿第二定律 [题组一　基础与经典题] 1．实验小组的同学们在做“探究加速度与物体受力、物体质量关系”的实验时，采用如图甲所示的实验装置，让重物(砝码和托盘)通过细绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。 (1)为了减小误差，实验前需要做好以下两项准备： ①调整垫片的位置，使小车在不受拉力作用时能拖动纸带在木板上做匀速直线运动。这样做是为了消除摩擦力的影响，使小车所受合外力F等于__________________； ②挑选合适的重物(砝码和托盘)，使小车质量M远大于重物(砝码和托盘)质量m。这样做是为了使小车匀加速运动时，小车所受拉力近似等于________________。 细绳对小车的拉力 重物的重力 mg (2)实验过程中，下列操作正确且必要的是____。 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．先放开小车再接通打点计时器的电源 C．改变小车质量时，重新调节垫片的位置 A (3)正确操作后，甲同学挑选出的一条纸带如图乙所示，图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点，两个相邻的计数点之间的时间间隔均为0.10 s。现测出AB＝2.20 cm，AC＝6.40 cm，AD＝12.58 cm，AE＝20.80 cm，则打C点时小车的速度大小为_______ m/s。(结果保留两位有效数字) 0.52 (4) 甲、乙两同学各自保持小车质量M不变，改变重物质量m，进行实验。他们根据各自测得的实验数据画出了如图丙所示的加速度与物体所受合力关系的a­F图象，但他们得到了两条不同的图线，其原因是他们选取的__________不同；他们可以得到的相同结论是： _____________________________________。 小车质量 当质量一定时，加速度与合外力成正比 解析 解析 2．在“探究加速度与力的关系”实验 中，某小组设计了如图所示的实验装置。 图中上下两层前端均固定有光滑滑轮，两相 同小车前端各系一条细线，细线跨过定滑轮 并挂上一个砝码盘，盘中可放砝码，小车Ⅱ 所挂砝码和砝码盘的总质量是小车Ⅰ所挂砝码和砝码盘总质量的两倍。将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合外力，两小车尾部各系一条细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，按下装置两小车同时立即停止。某次实验时小车Ⅰ的位移为s1，小车Ⅱ的位移为s2。 (1)为了减小实验误差，下列说法正确的是________。 A．实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时需要挂上砝码盘和砝码 B．实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时不需要挂上砝码盘和砝码 C．砝码盘和砝码的总质量应远大于小车的质量 D．砝码盘和砝码的总质量应远小于小车的质量 BD (2)若实验测得小车Ⅱ位移近似是小车Ⅰ位移的两倍，则可得实验结论：在质量一定的情况下，物体的加速度与所受到的合外力成________(填“正比”或“反比”)。 (3)由于实验中将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合外力的大小，因此s1和s2的实际大小关系是______。 A．2s1＞s2 B．2s1＝s2 C．2s1＜s2 正比 A 解析 解析 3．(2016·全国卷Ⅲ)某物理课外小组利用图a 中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的 关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置， 其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放 在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本 实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下： (1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。 (2)将n(依次取n＝1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s­t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。 (3)对应于不同的n的a值见下表。n＝2时的s­t图象如图b所示；由图b求出此时小车的加速度(保留两位有效数字)，将结果填入下表。 答案　0.39(在0.37～0.49范围内也可) n 1 2 3 4 5 a/(m·s－2) 0.20 0.58 0.78 1.00 答案 (4)利用表中的数据在图c中补齐数据点，并作出a­n图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。 答案　(4)如图所示 答案 (5)利用a­n图象求得小车(空载)的质量为______________________ ______ kg(保留两位有效数字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2)。 (6)若以“保持木