備戰(zhàn)2022屆高考物理實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題強(qiáng)化訓(xùn)練

專(zhuān)題二驗(yàn)證牛頓第二定律

知識(shí)點(diǎn)一、基本要求

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

①會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律

②探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

③掌握利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法

2.實(shí)驗(yàn)器材：

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、小車(chē)、一端有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤(pán)、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、

天平、刻度尺、祛碼、薄木板

3.實(shí)驗(yàn)原理

先控制小車(chē)的質(zhì)量M不變，探究加速度a與力F的關(guān)系；再控制小盤(pán)和祛碼的質(zhì)量不變，即力不變，探究

加速度a與小車(chē)質(zhì)量M的關(guān)系

4.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）稱(chēng)量：用天平測(cè)量小盤(pán)的質(zhì)量m和小車(chē)的質(zhì)量M

（2）安裝：按照上圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在小車(chē)上（即不給小車(chē)牽

引力）

（3）平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，使小車(chē)勻速下滑

（4）操作:

①小盤(pán)通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)滑輪系于小車(chē)上，先接通電源后放開(kāi)小車(chē)，取下紙帶編號(hào)碼

②保持小車(chē)的質(zhì)量M不變，改變祛碼和小車(chē)的質(zhì)量m,重復(fù)步驟①

③保持祛碼和小盤(pán)的質(zhì)量m不變，改變小車(chē)的質(zhì)量M,重復(fù)步驟①

知識(shí)點(diǎn)二、數(shù)據(jù)處理

1.探究加速度與力的關(guān)系

以加速度a為縱軸、F為橫軸，先根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出圖像，看圖像是否是通過(guò)原點(diǎn)的直線，

就能判斷a與F是否成正比。

2.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系

以a為縱軸，m為橫軸，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，將會(huì)得到如圖甲所示的一條曲線，由圖線只能看

出m增大時(shí)a減小，但不易得出a與m的具體關(guān)系.若以a為縱軸，~為橫軸，將會(huì)得到如圖乙所示的

m

一條過(guò)原點(diǎn)的切斜直線，據(jù)此可判斷a與m成反比

甲乙族

知識(shí)點(diǎn)三、誤差分析

1.因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差：本實(shí)驗(yàn)用小盤(pán)和祛碼的總重力m，g代替小車(chē)的拉力，而實(shí)際上小車(chē)所受

的拉力要小于小盤(pán)和祛碼的總重力

2.摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起

、口辛

反差

知識(shí)點(diǎn)四、注意事項(xiàng)

1.平衡摩擦力

一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)整出一個(gè)合適的斜面，使小車(chē)的重力沿著斜面方向的分力正好平

衡小車(chē)所售的摩擦阻力.在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在小車(chē)上，幾不要給小車(chē)加任何牽引力，

并要讓小車(chē)拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng).

2.不需要重復(fù)平衡摩擦力

整個(gè)實(shí)驗(yàn)中平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤(pán)和祛碼的總質(zhì)量還是改變小車(chē)的質(zhì)量，都不需要重新平

衡摩擦力

3.實(shí)驗(yàn)條件

每條紙帶必須在滿(mǎn)足小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和祛碼的總質(zhì)量的條件下打出，只有如此，小車(chē)和祛碼的總重

力才可視為小車(chē)受到的拉力

4.一先一后

改變拉力和小車(chē)質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再釋放小車(chē).

題型一、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和注意事項(xiàng)的考查

【經(jīng)典例題1】（2013年天津卷）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

打點(diǎn)計(jì)時(shí)張、4塊帶普帶;劈的長(zhǎng)木板

（'/二繩

I月u「，力d?捌僭

①下列做法正確的是（填字母代號(hào)）

A.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行

B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí).，將裝有祛碼的祛碼桶通過(guò)定滑輪拴木塊上

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

D.通過(guò)增減木塊上的祛碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度

②為使祛碼桶及桶內(nèi)祛碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，應(yīng)滿(mǎn)足的條件是祛碼桶及桶

內(nèi)祛碼的總質(zhì)量_______木塊和木塊上祛碼的總質(zhì)量（填“遠(yuǎn)大于”、"遠(yuǎn)小于''或"近似等于“）

③甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放祛碼，在沒(méi)有平衡摩

擦力的情況下，研究加速度。與拉力尸的關(guān)系，分別得到圖中甲、乙兩條直線。設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分

別為機(jī)，八m乙,甲、乙用的木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為〃甲，“乙，由圖可知，〃，甲ms

〃甲2（填“大于”、“小于”或“等于”）

【答案】①AD②遠(yuǎn)小于③小于，大于

【解析】本題主要考查“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)。

①選擇AD。B選項(xiàng)錯(cuò)誤，在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，不應(yīng)懸掛“重物”；C選

項(xiàng)錯(cuò)誤，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要“早來(lái)晚走”即實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，而

當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先控制木塊停下再停止打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。

②按照教材上的理論，若以祛碼桶及祛碼作為小木塊的外力，則有a^mg/M,而實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中祛碼

桶及祛碼也與小木塊一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，即

對(duì)祛碼桶及祛碼有，“g-T-ma,對(duì)小木塊有T=Ma.

綜上有：小物塊的實(shí)際的加速度為。=，咫/（"+〃?）,只有當(dāng)時(shí)，才能有效的保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)

確性。

③當(dāng)沒(méi)有平衡摩擦力時(shí)有：T-f^na,故a=T/m-陽(yáng),即圖線斜率為1加，縱軸截距的大小為"g。

觀察圖線可知m甲小于m乙，“甲大于〃乙

題型二、對(duì)數(shù)據(jù)處理和誤差的考查

【經(jīng)典例題2】（2016年新課標(biāo)HI卷）某物理課外小組利用圖（a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外

力之間的關(guān)系。圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪：輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放

在木板上的小滑車(chē)相連，另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010kg。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）將5個(gè)鉤碼全部放入小車(chē)中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物快，使小車(chē)（和鉤碼）可以在木

板上勻速下滑。

（2）將〃（依次取〃=1,2,3,4,5）個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余各鉤碼仍留在小車(chē)內(nèi)；用手按住小車(chē)并使

輕繩與木板平行。釋放小車(chē)，同時(shí)用傳感器記錄小車(chē)在時(shí)刻，相對(duì)于其起始位置的位移S,繪制s-r圖像,

經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a.

圖(b)

（3）對(duì)應(yīng)于不同的”的“值見(jiàn)下表。〃=2時(shí)的si圖像如圖（b）所示：由圖（b）求出此時(shí)小車(chē)的加速度

（保留2位有效數(shù)字），將結(jié)果填入下表。

n12345

a/ms'20.200.580.781.00

（4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖（c）中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出小〃圖像。從圖像可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，

物體的加速度與其所受的合外力成正比。

（5）利用a-n圖像求得小車(chē)（空載）的質(zhì)量為kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g=9.8m-s-2）?

（6）若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟（1）,下列說(shuō)法正確的是（填入正確選項(xiàng)錢(qián)的標(biāo)號(hào)）

A.圖線不再是直線

B.圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn)

C.圖線仍是直線，但該直線的斜率變大

【答案】（3）0.39（4）如圖所示（5）0.45（6）BC

【解析】

（3）因?yàn)樾≤?chē)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，

故將（2,0.78）代入S=可得a=o.39m/s2

(4)根據(jù)描點(diǎn)法可得如圖所示圖線

(5)根據(jù)牛頓第二定律可得nmg=[(5—變形可得。=—儂一=—2空——，如

果繩子的拉力近似等丁，法碼的重力，則必須滿(mǎn)足〃>>加，故”mg〃，故斜率女=映,根

M+5mM+5m

據(jù)圖像以及n?=0.010kg,可得M=0.45kg

(6)因?yàn)槿绻黄胶饽Σ亮Γ瑒t滿(mǎn)足尸-/=”的形式，即°=mg〃——，所以圖線不過(guò)原點(diǎn)，

M+5mM+5m

但仍是直線，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；因?yàn)?=必加+5〃2-〃〃2左，代入可得

-^-n———mg+/jmg襄,故直線的斜率變大，故C正確。

M+5mM+5mM+5m

題型三：實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與改進(jìn)

【經(jīng)典例題2】(2020年北京卷)在“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，做如下探究：

(1)為猜想加速度與質(zhì)量關(guān)系，可利用圖1所示裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。兩小車(chē)放在水平板上，前端通過(guò)

鉤碼牽引，后端各系一條細(xì)線，用板擦把兩條細(xì)線按在桌上，使小車(chē)靜止。抬起板擦，小車(chē)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，一

段時(shí)間后按下板擦，小車(chē)同時(shí)停下。對(duì)比兩小車(chē)的位移，可知加速度與質(zhì)量大致成反比。關(guān)于實(shí)驗(yàn)條件,

下列正確的是：(選填選項(xiàng)前的字母)。

A.小車(chē)質(zhì)量相同，鉤碼質(zhì)量不同

B.小車(chē)質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量相同

C.小車(chē)質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量不同

商-----------<~~1/細(xì)線_____________——板擦

跳「口三r俯視圖.運(yùn)動(dòng)方向匹

圖1

(2)某同學(xué)為了定量驗(yàn)證(1)中得到的初步關(guān)系，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并得到小車(chē)加速度〃與質(zhì)量〃的7組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),

如下表所示.在圖2所示的坐標(biāo)紙上已經(jīng)描好了6組數(shù)據(jù)點(diǎn)，請(qǐng)將余下的一組數(shù)據(jù)描在坐標(biāo)紙上，并作出

a----圖像o

M

次數(shù)1234567

0.620.560.480.400.320.240.15

M/kg0.250.290.330.400.500.711.00

（3）在探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)之前，需要思考如何測(cè)"力”。請(qǐng)?jiān)趫D3中畫(huà)出小車(chē)受力的示意圖。為了

簡(jiǎn)化"力''的測(cè)量，下列說(shuō)法正確的是：（選填選項(xiàng)前的字母）。

圖3

A.使小車(chē)沿傾角合適的斜面運(yùn)動(dòng)，小車(chē)受力可等效為只受繩的拉力

B.若斜面傾角過(guò)大，小車(chē)所受合力將小于繩的拉力

C.無(wú)論小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度多大，砂和桶的重力都等于繩的拉力

D.讓小車(chē)的運(yùn)動(dòng)趨近于勻速運(yùn)動(dòng)，砂和桶的重力才近似等于繩的拉力

0/(ms1)

【解析】

【詳解】（1）［1］為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，必須控制小車(chē)所受拉力相同，而讓小車(chē)的質(zhì)量不同，所以

鉤碼質(zhì)量相同，故B正確。

（2）［2］數(shù)據(jù)描點(diǎn)和圖像如圖所示

M

(3)[3]A.使小車(chē)沿傾角合適的斜面運(yùn)動(dòng)，小車(chē)所受重力沿斜面的分力剛好等于小車(chē)所受的摩擦力，則小

車(chē)受力可等效為只受繩的拉力，故A正確：

B.若斜面傾角過(guò)大，重力沿斜面的分力大于摩擦力，小車(chē)所受合力將大于繩的拉力，不利于簡(jiǎn)化"力''的

測(cè)量，故B錯(cuò)誤；

C.由牛頓第二定律可知，無(wú)論小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度多大，砂和桶的重力都大于繩的拉力，故C錯(cuò)誤；

D.當(dāng)小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和桶的質(zhì)量時(shí)，砂和桶的重力近似等于繩的拉力，故D錯(cuò)誤。

故選Ao

課后練習(xí)

1.【浙江省2021年高考真題】17.做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系''實(shí)驗(yàn)時(shí)，圖甲是教材中的實(shí)驗(yàn)方案;

圖乙是拓展方案，其實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：

打點(diǎn)計(jì)時(shí)舞

(i)掛上托盤(pán)和祛碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為例的小車(chē)拖著紙帶沿木板勻速下滑；

(ii)取下托盤(pán)和祛碼，測(cè)出其總質(zhì)量為，小讓小車(chē)沿木板下滑，測(cè)出加速度必

(iii)改變祛碼質(zhì)量和木板傾角，多次測(cè)量，通過(guò)作圖可得到。-尸的關(guān)系。

①實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示的紙帶，計(jì)數(shù)點(diǎn)“、b、c、4e、/間均有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，則在打d點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大

小1=m/s(保留兩位有效數(shù)字)；

□bedef

甲叫IIIII川ipnii叫IIIW甲n|i叩11『叩口1|1叩wiiqiiii

29303132333435363738cm

②需要滿(mǎn)足條件MA機(jī)的方案是(選填“甲”、“乙”或“甲和乙”)；在作。一尸圖象時(shí)，把叫作為F

值的是(選填“甲”、“乙”或“甲和乙”)。

【答案】(1).0.18-0.19(2).甲(3).甲和乙

【解析】

【詳解】①⑴.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期

T=0.1s

山勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得，在打"點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度

bf(38.10-30.70)xlO-2,

v.=—=--------------------m/s?0.19m/s

"4T4x0.1

②⑵[3].在圖甲的實(shí)驗(yàn)方案中，由托盤(pán)和祛碼的重力提供拉力，讓小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定

律可得

mg=(M+m)a

則

m

a=---------g

則繩子對(duì)小車(chē)的拉力

F「=M〃a=---M------mg

m+M

當(dāng)M》，然時(shí)，繩子拉力近似等于托盤(pán)和祛碼的重力。

故甲需要滿(mǎn)足篦.

在圖乙的實(shí)驗(yàn)方案中，掛上托盤(pán)和祛碼，小車(chē)勻速下滑，設(shè)斜面的傾斜角為6,斜面和紙帶對(duì)小車(chē)的摩擦

力或阻力總和為則有

Mgsin0-f+mg

取下托盤(pán)和祛碼，小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律可得

MgsinG-f-Ma

即

mg=Ma

故乙方案中，不需要滿(mǎn)足相

在甲乙方案中，均用托盤(pán)和祛碼的重力mg作為小車(chē)勻加速的直線運(yùn)動(dòng)的合力及F。

2.（2021年湖南省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）II.某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體

所受合外力的關(guān)系。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量墊塊厚度〃，示數(shù)如圖（b）所示，h=cm；

（2）接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；

（3）在右支點(diǎn)下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度；

（4）在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個(gè)數(shù)〃和滑塊對(duì)應(yīng)的加速度。；

（5）在右支點(diǎn)下增加墊塊個(gè)數(shù)（墊塊完全相同），重復(fù)步驟（4）,記錄數(shù)據(jù)如下表:

n123456

6i/m-s-2)

0.0870.1800.2600.4250.519

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（C）上描點(diǎn)，繪制圖線.

如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是m/s2（保留三位有效數(shù)字）。

【答案】（1）.1.02(3).0.342

【解析】

【分析】

【詳解】（1）［1］墊塊的厚度為

h=1cm+2xQ.Imm=1.02cm

（5）⑵繪制圖線如圖;

⑶根據(jù)

nh

mg-—=ma

可知aHn成正比關(guān)系，則根據(jù)圖像可知,斜率

0.6_a

k

74

解得

a=0.342m/s2

3.（2013年四川卷）如圖1所示，某組同學(xué)借用“探究a與F、之間的定量關(guān)系''的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理

及操作，進(jìn)行“研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系''的實(shí)驗(yàn):

?-21.60al

<—28.61cm.

<----------36.70cm------------

-------------45.75cm---------

4-------------------------55.75cm

66.77on

圖2

①為達(dá)到平衡阻力的目的，取下細(xì)繩及托盤(pán)，通過(guò)調(diào)整墊片的位置，改變長(zhǎng)木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙

帶判斷小車(chē)是否做運(yùn)動(dòng)。

②連接細(xì)繩及托盤(pán)，放入祛碼，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到圖2所示的紙帶。紙帶上。為小車(chē)運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，

選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G。實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)所受拉力為0.2N,小車(chē)的質(zhì)量

為0.2kg。

請(qǐng)計(jì)算小車(chē)所受合外力做的功W和小車(chē)動(dòng)能的變化/反，補(bǔ)填表中空格（結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位）。

O-BO-CO-DO-EO-F

W/J0.04320.05720.07340.0915

AEk/J0.04300.05700.07340.0907

分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W=/Ek，與理論推導(dǎo)結(jié)果一致。

③實(shí)驗(yàn)前已測(cè)得托盤(pán)質(zhì)量為7.7xlO-3kg,實(shí)驗(yàn)時(shí)該組同學(xué)放入托盤(pán)中的祛碼質(zhì)量應(yīng)為kg（g取

9.8m/s2,結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位）。

【答案】：①勻速運(yùn)動(dòng)②0.1115,0.1105,③0.015

【解析】：②"=尺=0.2義0.557517=0.1115八匕=汽產(chǎn)，加車(chē)力，代入數(shù)據(jù)得

F

J￡A=0.1105J.③mg-尸=ma,得加=-----,逐差法求小車(chē)加速度a=0.9856m/s2,即法碼與托盤(pán)的加

g_<7

速度，ms,代入計(jì)算得，〃4M=0.015kg

4.（2012年理綜全國(guó)卷）圖1為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的

交流電源，打點(diǎn)的時(shí)間間隔用加表示。在小車(chē)質(zhì)量未知的情況下，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種方法用來(lái)研究“在外

力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”

（1）完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：

①平衡小車(chē)所受的阻力：小吊盤(pán)中不放物塊，調(diào)整木板右端的高度，用手輕撥小車(chē)，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出

—系列的點(diǎn)。

②按住小車(chē)，在小吊盤(pán)中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊，在小車(chē)中放入祛碼。

③打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，釋放小車(chē)，獲得帶有點(diǎn)列的紙帶，在紙帶上標(biāo)出小車(chē)中祛碼的質(zhì)量，入

④按住小車(chē)，改變小車(chē)中祛碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③。

⑤在每條紙帶上清晰的部分，每5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距s”S2,…。求出與不

同〃?相對(duì)應(yīng)的加速度a?

⑥以祛碼的質(zhì)量機(jī)為橫坐標(biāo)，L為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出1?-機(jī)關(guān)系圖線。若加速度與小車(chē)和祛碼的

aa

總質(zhì)量成反比，則上與帆應(yīng)成關(guān)系(填“線性”或“非線性”)。

a

(2)完成下列填空：

(i)本實(shí)驗(yàn)中，為了保證在改變小車(chē)中祛碼的質(zhì)量時(shí)，小車(chē)所受的拉力近似不變，小吊盤(pán)和盤(pán)中物塊的

質(zhì)量之和應(yīng)滿(mǎn)足的條件是。

(ii)設(shè)紙帶上三個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為si、S2、S3。a可用si、S3和加表示為a=__________。圖2為用

米尺測(cè)量某一紙帶上的Si、S3的情況，由圖可讀出S1=mm,53=。由此求得加速度的

2

大小a=m/so

(iii)圖3為所得實(shí)驗(yàn)圖線的示意圖。設(shè)圖中直線的斜率為晨在縱軸上的截距為從若牛頓定律成立，

則小車(chē)受到的拉力為，小車(chē)的質(zhì)量為0

【解析與答案](1)間距相等的點(diǎn)；線性(2)(i)遠(yuǎn)小于小車(chē)和小車(chē)中祛碼的質(zhì)量之和(ii)

邑一$1$3—S]

'—2(5A/)2—50(A/)2$尸36.6-12.5=24.1mmS3=120-72.7=47.3mm

工加+理，所以L-機(jī)圖象的斜率為工,

(iii)設(shè)小車(chē)的質(zhì)量為加'，則有尸=(加+加')4,變形得一

aFFaF

||加

所以作用力尸=上，上一根圖象的截距為”=〃，所以h

kaFk

5.（2022屆黑龍江省齊齊哈爾市第十六中學(xué)高三（上）期中物理試題）14.某同學(xué)探究鉤碼加速度與合外

力的關(guān)系，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板固定在桌面上，用輕繩繞過(guò)定滑輪及光滑的動(dòng)

滑輪將滑塊與彈簧測(cè)力計(jì)相連.實(shí)驗(yàn)中保持鉤碼的質(zhì)量不變，在滑塊上增加祛碼進(jìn)行多次測(cè)量，每一次滑

塊均從同一位置P由靜止釋放，在鉤碼帶動(dòng)下滑塊向右運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F和光電

門(mén)的遮光時(shí)間t,用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)得鉤碼受到的重力為G,用刻度尺測(cè)得P與光電門(mén)間的距離為s,用螺旋

測(cè)微器測(cè)得滑塊上窄片的寬度為d.

（1）實(shí)驗(yàn)中（選填”需要”或"不需要”）平衡滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力;

（2）鉤碼的加速度大小a=（用含有d、t、s的表達(dá)式表示）.

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的下列圖像中最符合本實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況的是一.

【答案】①.（1）不需要；②.（2）￡：③.（3）A

4s產(chǎn)

【解析】

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，力通過(guò)彈簧秤測(cè)出，因此滑塊是否需要平衡摩擦力，對(duì)其沒(méi)有影響，因此實(shí)驗(yàn)

中不需要平衡滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力；

j，2

（2）在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，根據(jù)速度與位移關(guān)系，則有:丫2=22$；而丫=一,因此滑塊的加速度大小4=當(dāng)

t11st2

那么鉤碼的加速度大小a=且T.

4s產(chǎn)

,2

（3）山題意可知,鉤碼的加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系:G-2F=ma,且鉤碼的加速度大小a=

4st2

那么則有：4=-^-（G-2F）,故A正確，BCD錯(cuò)誤；

tmd~

6.（2022屆安徽省亳州市第五完全中學(xué)高三（上）期中物理試題）14.為了探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”,

現(xiàn)提供如左下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置.請(qǐng)思考探究思路并回答下列問(wèn)題：

（D為了消除小車(chē)與水平木板之間摩擦力影響應(yīng)采取的做法是（）

A.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車(chē)在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)

B.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車(chē)在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)

C.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車(chē)恰好做勻速運(yùn)動(dòng)

D.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車(chē)恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)

（2）某學(xué)生在平衡摩擦力時(shí)，使得長(zhǎng)木板傾角偏大.他所得到的a-尸關(guān)系是上圖中的哪根圖線？圖中“是

小車(chē)的加速度，尸是細(xì)線作用于小車(chē)的拉力.答:；

（3）消除小車(chē)與水平木板之間摩擦力的影響后，要用鉤碼總重力代替小車(chē)所受的拉力，此時(shí)鉤碼質(zhì)量m

與小車(chē)總質(zhì)量M之間應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系為；

（4）圖為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50Hz.根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度大小為

m/s2.（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）

ABCDE

?????????

6.196.707.217.72單位：cm

【答案】①.c②.C③.m?M④.3.2

【解析】

【詳解】(1將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車(chē)恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，以使小車(chē)的重

力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車(chē)的合力就是繩子的拉力.故選C.

(2)把長(zhǎng)木板的一端墊得過(guò)高，使得傾角偏大，會(huì)導(dǎo)致重力沿斜面向下的分力偏大，摩擦力偏小，而且重力

沿斜面向下的分力大于摩擦力，這樣在沒(méi)有繩子的拉力作用下，小車(chē)就會(huì)產(chǎn)生加速度.

故選C.

(3)根據(jù)牛頓第二定律得：

對(duì)“1：

mg-F扭=加。

對(duì)M：

F技=Ma

解得：

_Mmg_mg

拉-

M+m1+

當(dāng)機(jī)時(shí)，即當(dāng)鉤碼的總重力要遠(yuǎn)小于小車(chē)的重力，繩子的拉力近似等于鉤碼的總重力.

(4)從圖中可以發(fā)現(xiàn)：相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.04s,利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論則有:

0.0670-0.0619”一

a=------------z------=3.2m/s

0.042

【點(diǎn)睛】實(shí)驗(yàn)問(wèn)題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決.實(shí)驗(yàn)中的第2題考查的是力學(xué)問(wèn)題，把長(zhǎng)木板的一端墊得過(guò)

高，使得傾角偏大，會(huì)導(dǎo)致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力減小等現(xiàn)象，這些我們都要從學(xué)過(guò)的力學(xué)

知識(shí)中解決.紙帶的處理是運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論去完成的.

7.(2022屆福建省福州市八縣(市、區(qū))一中高三(上)期中聯(lián)考物理試題)12.如圖，小明同學(xué)利用拉

力傳感器和速度傳感器探究加速度與物體受力的關(guān)系，在長(zhǎng)木板上相距為L(zhǎng)的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度

傳感器，分別記錄小車(chē)到達(dá)A、B時(shí)的速率，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下

①調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜角度，平衡小車(chē)受到的摩擦力

②釋放小車(chē)，讓小車(chē)依次經(jīng)過(guò)A、8速度傳感器，記錄速度以、照和拉力傳感器的數(shù)值尸;

③增加鉤碼數(shù)量，重復(fù)步驟②、③，得到多組數(shù)據(jù)

④利用以上各組數(shù)據(jù)計(jì)算出小車(chē)加速度并作出。一尸圖象

速度傳感器速度膂器拉力傳感器

八%

____6A_/

%,

8

(1)本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的說(shuō)法正確的是;

A.兩速度傳感器之間的距離應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)些

B.平衡小車(chē)受到摩擦力時(shí)要掛上鉤碼

C.改變所掛鉤碼的數(shù)量時(shí)，要使所掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量

D.不必用天平測(cè)出小車(chē)和車(chē)上的拉力傳感器的總質(zhì)量

(2)步驟④中小車(chē)加速度折______(請(qǐng)用題中符號(hào)表示)；

(3)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)作出的a-F圖象最接近。

【答案】①.AD②.、一心③.A

2L

【解析】

(DA.兩速度傳感器之間的距離應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)些，增大可以減小誤差，故A正確；

B.平衡摩擦力時(shí)，不能將鉤碼通過(guò)細(xì)線掛在小車(chē)上，只讓小車(chē)拖著紙帶在木板上勻速運(yùn)動(dòng)，可以開(kāi)打點(diǎn)

計(jì)時(shí)器，故B錯(cuò)誤；

C.由于拉力時(shí)通過(guò)傳感器測(cè)得的，故不需要滿(mǎn)足所掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；

D.由于探究加速度與物體受力的關(guān)系，所以不必用天平測(cè)出小車(chē)和車(chē)上的拉力傳感器的總質(zhì)量，故D正

確；

故選AD；

（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與速度公式有

VH~VA~2aL

可以求出

（3）由于實(shí)驗(yàn)用的力傳感器，是得到準(zhǔn)確的受力，當(dāng)祛碼的質(zhì)量不斷增加，拉力增大時(shí)，加速度和尸始終滿(mǎn)

足線性關(guān)系，由分析得A正確，BCD錯(cuò)誤；

故選B。

8.（2022屆福建省龍巖第一中學(xué)高三（上）期中模塊考試物理試題）11.為了探究牛頓第二定律，某同

學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：

A.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，一端系在滑塊上的輕質(zhì)細(xì)繩通過(guò)轉(zhuǎn)軸光滑的輕質(zhì)滑輪，另一端掛一質(zhì)量為的

鉤碼。用墊塊將長(zhǎng)木板固定滑輪的一端墊起，調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角，直至輕推滑塊后，滑塊沿長(zhǎng)木板向下

做勻速直線運(yùn)動(dòng)，不計(jì)細(xì)繩與定滑輪的摩擦。

B.保持長(zhǎng)木板的傾角不變，取下細(xì)繩和鉤碼，連接紙帶，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，然后讓滑塊沿長(zhǎng)木

板滑下，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖所示（不計(jì)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的阻力）。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（選填“需要”或“不需要”）滿(mǎn)足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量；

（2）若滑塊質(zhì)量為M,長(zhǎng)木板的傾角為0,則滑塊所受摩擦力/的表達(dá)式：戶(hù)（用加、0和

①除了圖中所給器材以及交流電源和導(dǎo)線外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是____________（選

填正確選項(xiàng)的字母）.

A.秒表B.天平（含祛碼）

C.彈簧測(cè)力計(jì)D.刻度尺

②實(shí)驗(yàn)前平衡小車(chē)與木板間摩擦力做法是：把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，先不掛重物，將小車(chē)放在木板上，后面

固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.用墊塊把木板一端墊高，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓小車(chē)以一定初速度沿

木板向下運(yùn)動(dòng)，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車(chē)拖動(dòng)紙帶沿木板做運(yùn)動(dòng).

③為使砂桶和砂的總重力在數(shù)值上近似等于小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，需滿(mǎn)足的條件是砂桶及砂的總質(zhì)量

小車(chē)的總質(zhì)量.（選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于''或"近似等于“）

④實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分如圖所示.紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間

還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源上.則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打8點(diǎn)時(shí)，小車(chē)的速度

VB=m/s.多測(cè)幾個(gè)點(diǎn)的速度做出7圖像，就可以算出小車(chē)的加速度.

\.........:..........................?.................................；...........（

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||y

（3456789101112131415）

\cm/

⑤為研究加速度和力的關(guān)系，要保證的總質(zhì)量不變，改變砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，重復(fù)做幾次實(shí)

驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)研究加速度和力的關(guān)系.

⑥在研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要保證的砂和砂桶的質(zhì)量不變.若砂和砂桶的質(zhì)量機(jī)與小車(chē)的總質(zhì)量M

間的關(guān)系不滿(mǎn)足第③問(wèn)中的條件，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出。和」一的圖線，則圖線應(yīng)如圖中的_________所示

M+m

（選填正確選項(xiàng)的字母）.

【答案】①.BD②,勻速直線③.遠(yuǎn)小于④.0.44（0.43—0.45）⑤.小車(chē)⑥.C

【解析】

解：①利用天平測(cè)量質(zhì)量，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以計(jì)時(shí)，打出的紙帶需測(cè)量長(zhǎng)度求加速度，所以需要天平和

宜尺，AC錯(cuò)誤，BD正確。

故選BDo

②平衡摩擦力是使小車(chē)拖動(dòng)紙帶在木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

③為「使砂桶及砂的的重力近似等于拉力，需要砂桶及砂的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量。

④由中間時(shí)刻的速度等于整個(gè)過(guò)程的平均速度，可得

AC(13.3-4.5卜10一2

=----=---------------------m/s=0.44m/s

82T0.2

⑤探究加速度。與外力F的關(guān)系時(shí)，需要保持小車(chē)的總質(zhì)量恒定不變。

⑥在研究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，由于平衡了摩擦力，所以圖像過(guò)原點(diǎn)，且分別對(duì)小車(chē)和砂桶及砂做受

力分析，由牛頓第二定律可得

mg-F=ma

F=Ma

解得

mg=

整理解得