【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 高考模拟提能训 专题实验四 验证牛顿运动定律（含解析）.doc

【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习高考模拟提能训专题实验四验证牛顿运动定律（含解析）1.[2012·大纲全国卷]图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”．(1)完成下列实验步骤中的填空：①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点．②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码．③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m.④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③.⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点．测量相邻计数点的间距s1，s2，…求出与不同m相对应的加速度a.⑥以砝码的质量m为横坐标，eq\f(1,a)为纵坐标，在坐标纸上作出eq\f(1,a)－m关系图线．若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则eq\f(1,a)与m应成________关系(填“线性”或“非线性”)．(2)完成下列填空：①本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是________________________________________________________________________．②设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2和s3.a可用s1、s3和Δt表示为a＝________.图乙为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1＝________mm，s3＝________mm，由此求得加速度的大小a＝________m/s2.③图丙为所得实验图线的示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________．解析：(1)①平衡小车的阻力时小吊盘中不放物块，使小车在木板上做匀速直线运动，因此打点计时器打出一系列等间距的点．⑥设小车的质量为M，所加砝码的质量为m，小吊盘及放入物块的总质量为m0，则小车及砝码受到的拉力F≈m0g.对小车及砝码，由牛顿第二定律得m0g＝(M＋m)a，解得eq\f(1,a)＝eq\f(M,m0g)＋eq\f(1,m0g)m，因此eq\f(1,a)与m成线性关系．(2)①对小车及砝码应有：F＝(M＋m)a，对小吊盘和盘中物块有：m0g－F＝m0a，整理得F＝eq\f(M＋m,M＋m＋m0)·m0g，只有当(M＋m)≫m0时，上式可近似为F≈m0g.②由sm－sn＝(m－n)aT2，得s3－s1＝2aT2，其中T＝5Δt，故其加速度a＝eq\f(s3－s1,2×5Δt2)＝eq\f(s3－s1,50Δt2)s1＝3.67cm－1.25cm＝24.2mms3＝12.00cm－7.27cm＝47.3mm综上所述得a≈1.16m/s2.③由(1)中eq\f(1,a)＝eq\f(M,m0g)＋eq\f(1,m0g)m，知eq\f(1,m0g)＝k，eq\f(M,m0g)＝b解得m0g＝eq\f(1,k)，M＝bm0g＝eq\f(b,k).答案：(1)①等间距⑥线性(2)①远小于小车和砝码的总质量(填“远小于小车的质量”也可以)②eq\f(s3－s1,50Δt2)24.2(23.9～24.5之间)47.3(47.0～47.6之间)1.16(1.13～1.19之间)③eq\f(1,k)eq\f(b,k)2.[2013·课标全国卷Ⅰ]图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图．实验步骤如下：①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB，求出加速度a；④多次重复步骤③，求a的平均值eq\x\to(a)；⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答下列问题：(1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示数如图(b)所示，其读数为________cm.(2)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a＝________.(3)动摩擦因数μ可用M、m、eq\x\to(a)和重力加速度g表示为μ＝________.(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于_______