- 验证牛顿第二运动定律
- 共21题
21．（1）①图示为探究牛顿第二定律的实验装置，该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成。光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m．
下面说法正确的是_______（选填字母代号）．
A．用该装置可以测出滑块的加速度
B．用该装置探究牛顿第二定律时，要保证拉力近似等于沙桶的重力，因此必须满足m<<M
C．可以用该装置验证机械能守恒定律，但必须满足m<<M
D．可以用该装置探究动能定理，但不必满足m<<M
②某同学采用控制变量法探究牛顿第二定律，在实验中他将沙桶所受的重力作为滑块受到的合外力F，通过往滑块上放置砝码改变滑块的质量M。在实验中他测出了多组数据，并画出了如图所示的图像，图像的纵坐标为滑块的加速度a，但图像的横坐标他忘记标注了。
则下列说法正确的是（ ）
A．图像的横坐标可能是F，图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M
B．图像的横坐标可能是M，图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M
C．图像的横坐标可能是
D．若图像的横坐标是
（2）某同学利用如图1所示的装置测量当地的重力加速度。实验步骤如下：
A．按装置图安装好实验装置；
B．用游标卡尺测量小球的直径d；
C．用米尺测量悬线的长度l；
D．让小球在竖直平面内小角度摆动。当小球经过最低点时开始计时，并计数为0，此后小球每经过最低点一次，依次计数1、2、3……。当数到20时，停止计时，测得时间为t；
E．多次改变悬线长度，对应每个悬线长度，都重复实验步骤C、D；
F．计算出每个悬线长度对应的t 2；
G．以t 2为纵坐标、l为横坐标，作出t 2 - l图线。
结合上述实验，完成下列任务：
①用游标为10分度（测量值可准确到0．1mm）的卡尺测量小球的直径。某次测量的示数如图2所示，读出小球直径d的值为_______cm。
②该同学根据实验数据，利用计算机作出t 2 – l图线如图3所示。根据图线拟合得到方程t 2 = 404.0l+3.5。由此可以得出当地的重力加速度g =___________m/s2。（取π 2 = 9.86，结果保留3位有效数字）
③从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的是（ ）
A．不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高点开始计时；
B．开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小球做全振动的次数；
C．不应作t 2 – l图线，而应作t– l图线；
D．不应作t 2 – l图线，而应作t 2 –（l+
正确答案
（1）①AB ；②AC
（2）①1.25； ②9.76 ；③D
解析
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知识点
22.实验时，为平衡摩擦力，以下操作正确的是
23.图乙是实验中得到的一条纸带，已知相邻计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源频率为50Hz，由此可求出小车的加速度a=________m/s2（计算结果保留三位有效数字）。
24.一组同学在保持木板水平时，研究小车质量一定的情况下加速度a与合外力F的关系，得到如图丙中①所示的a-F图线。则小车运动时受到的摩擦力f=_______N；小车质量M=_______kg。若该小组正确完成了步骤（1），得到的a—F图线应该是图丙中的 （填“②”、“③”或“④”）。
正确答案
正确答案
（2）1.60（1.58~1.62均可）；
正确答案
（3）0.10，0.20，②
某同学利用“验证牛顿第二定律”的实验器材，测量滑块和长木板之间的动摩擦因数。如图所示，带滑轮的长木板水平放置，力传感器固定在墙上，轻绳分别跨过固定在滑块上和固定在长木板末端的滑轮，一端与力传感器连接，另一端竖直悬挂一沙桶，沙桶距地面足够远。调节两滑轮的位置使轻绳与长木板平行，不计轻绳与各滑轮之间的摩擦。
9.实验时，一定要进行的操作是 （填选项前的字母）。
10.实验时，记录力传感器的示数F，用天平测出滑块质量m，由纸带上的点求出加速度a。根据这些数据，可以得出滑块和木板间的动摩擦因数的表达式
正确答案
解析
A、测量滑块和长木板之间的动摩擦因数，不需要将木板右端垫高来平衡摩擦力，故A错误;
B、绳子的拉力可以通过力传感器得出，不需要满足沙和沙桶总质量远小于滑块质量，故B错误;
C、打点计时器应接交流电源，故C正确;
D、拉力的大小可以通过拉力传感器测出，不需要用天平测量沙和沙桶的总质量，故D错误;
考查方向
验证牛顿第二定律; 传感器的使用
解题思路
实验中测量滑块与木板间的动摩擦因数，不需要平衡摩擦力，拉力可以通过拉力传感器测出.
易错点
关键知道实验的原理以及实验中注意的事项，注意拉力的大小由拉力传感器测出，不需要测量沙和沙桶的质量.
正确答案
解析
根据牛顿第二定律得，2F-μmg=ma，解得:
考查方向
牛顿第二定律
解题思路
对滑块研究，根据牛顿第二定律得出动摩擦因数的表达式.
易错点
关键根据题意列出牛顿第二定律方程.
担保方式中的保证要求( )订立书面保证合同。
A．债权人和债务人
B．保证人和债权人
C．保证人和债务人
D．主合同当事人
正确答案
B
解析
暂无解析
在用图乙所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一定时，验证小车加速度a与合力F的关系。
23.除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有_________（选填选项前的字母）。
24.为了使细线对小车的拉力等于小车所
受的合外力，以下操作正确的
是_________。
25.某同学得到了图丙所示的一条纸带，由此得到小车加速度的大小a =__________m/s2
（保留三位有效数字）。
26.在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，已知三位同学利用实
验数据做出的a－F图像如图丁中的1、2、3所示。下列分
析正确的是_____（选填选项前的字母）。
27.在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是______（选填“系统误差”或“偶然误差”）。设拉力的真实值为
正确答案
解析
解：①电火花计时器需要220V、50Hz的交流电源，要用刻度尺测量纸带上点迹的距离，需要天平测量小车的质量，故需要ACE，故选：ACE
考查方向
考查了实验器材、实验注意事项、实验数据处理、实验误差分析等问题
解题思路
根据实验原理选择实验器材，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，根据作差法求解加速度，根据牛顿第二定律结合图象特点分析产生的原因，分别对小车和整体根据牛顿第二定律列式求解即可．
易错点
对于实验问题一定要明确实验原理，并且亲自动手实验，熟练应用所学基本规律解决实验问题，注意平衡摩擦力的细节，理解a-F图象不直的原因
教师点评
实验题要通过实验原理理解实验误差的来源，从而理解如何减小实验误差
正确答案
解析
为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上，调整长木板的倾斜度，让小车拖着纸带做匀速直线运动，同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，故AC正确，B错误；故选：AC
考查方向
根据实验原理选择实验器材，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行
解题思路
知道平衡摩擦力的方法
易错点
需要平衡摩擦力的原因
正确答案
1.16（±0.04）（2分）
解析
考查方向
逐差法求加速度
解题思路
根据作差法求解加速度
易错点
逐差法中的时间的具体含义
正确答案
解析
A、根据图象1可知，当没有挂砝码、砝码盘时，小车产生了加速度，因此说明平衡摩擦力时木板倾角太大，故A错误；
B、根据图象2可知，随着F的增大，即砝码、砝码盘的质量增大，不再满足砝码、砝码盘质量小于小车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象，故B正确；
C、根据图象3可知，当挂上砝码、砝码盘时，小车的加速度还是为零，说明没有平衡摩擦力或平衡的不够，故C错误；
故选：B
考查方向
误差分析
解题思路
从理论上指导分析误差来源
易错点
误差分析
正确答案
系统误差（2分）； 
解析
考查方向
误差的计算，整体法与隔离法
解题思路
误差的计算，整体法与隔离法
易错点
整体法与隔离法
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