开卷速查(十一)实验：验证牛顿运动定律说明提示本试卷共三部分A组基础巩固B组能力提升C组难点突破考试时间：45分钟试卷满分：100分A组基础巩固1关于验证牛顿第二定律的实验，下列说法中符合实际的是()A通过对同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B通过对保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C通过对保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系解析：由于实验中有三个量同时变化，在研究过程中采用控制变量法，通过对保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，可以归纳出加速度、力二者之间的关系，再通过对保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，可以得出加速度、质量二者之间的关系，所以D项正确答案：D图1112图111为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行接下来还需要进行的一项操作是_A将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是_AM200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gBM200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gCM400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gDM400 g，m20 g、40g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)图112是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出量出相邻的计数点之间的距离分别为：sAB4.22 cm、sBC4.65 cm、sCD5.08 cm、sDE5.49 cm、sEF5.91 cm，sFG6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a_ m/s2(结果保留两位有效数字)图112解析：(1)小车在运动过程中受到重力、支持力、纸带的拉力木板对小车的摩擦力和细线拉力的作用为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合力，因此应把木板的一端垫起适当的高度，以使重力、支持力、纸带的拉力和摩擦力的合力为零，即小车做匀速运动，因此在进行这一操作时，不应挂砂桶，小车应连接纸带，A、C项错误，B项正确(2)由于绳子的拉力不易测量，本实验中砂和砂桶的总重力来代替绳的拉力，而砂桶做加速运动，设加速度大小为a，则Tm(ga)，当砂桶的加速度很小时，T近似等于mg，因此实验中应控制实验条件，使砂桶的加速度很小只有当小车的质量远大于砂和砂桶的总质量时，小车和砂桶的加速度才很小，绳的拉力才近似等于砂和砂桶的总重力，C项正确(3)相邻两计数点间的时间T0.1 s，由xaT2可得a，代入数据解得a0.42 m/s2.答案：(1)B(2)C(3)0.42B组能力提升3(2014山东卷)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度实验步骤：用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连如图113甲所示在A端向右拉动木板，待弹簧秤稳定后，将读数记作F；改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤；实验数据如下表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61如图113乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间的距离s.甲 乙图113完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F G图线(图114)图114(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_(保留两位有效数字)(3)滑块最大速度的大小v_(用h、s、和重力加速度g表示)解析：(1)根据表中数据描点作出图象如图115所示(2)根据FG可知，图象的斜率表示滑块和木板间的动摩擦因数，由图可知动摩擦因数为0.40.(3)根据滑块在木板上滑动的总距离为s，由于重物P离地面的高度为h，所以加速过程的距离也为h，在此后的过程中在滑动摩擦力的作用下做匀减速运动，直到静止根据运动学公式v2v2as可得，v202g(sh)，v.答案：(1)如图115所示图115(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)(3)4(2015四川省成都模拟)如图116所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有砂子，砂桶的总质量(包括桶以及桶内砂子质量)记为m，小车的总质量(包括小车、盒子及盒内砂子质量)记为M.图116(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些砂子，装入砂桶中，称量并记录砂桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带上计算得出多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度本次实验中，桶内的砂子取自小车中，故系统的总质量不变以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a F图象，图象是一条过原点的直线a F图线斜率的物理意义是_你认为把砂桶的总重力mg当做合外力F是否合理？答：_.(填“合理”或“不合理”); 本次实验中，是否应该满足Mm这样的条件？答：_(填“是”或“否”)；理由是_(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内砂子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些砂子，验证加速度与质量的关系本次实验中，桶内的砂子总质量不变，故系统所受的合外力不变用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，应该以_的倒数为横轴解析：(1)将车内的砂子转移到桶中，就保证了Mm不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，a，可见a F图象斜率的物理意义是.系统的合外力就等于所悬挂砂桶的重力mg，不必满足Mm这样的条件(2)向小车内添加或去掉部分砂子，是改变系统的总质量Mm，而系统的合外力仍等于所悬挂砂桶的重力mg，保证了合外力不变所以用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，应该以Mm倒数为横轴答案：(1)合理否，因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg(2)MmC组难点突破5(2015山东省烟台阶段测试)某探究性学习小组欲探究光滑斜面上物体的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关实验室提供如下器材：A表面光滑的长木板(长度为L)，B小车，C质量为m的钩码若干个，D方木块(备用于垫木板)，E米尺，F秒表.实验过程：第一步，在保持斜面倾角不变时，探究加速度与质量的关系实验中，通过向小车放入钩码来改变物体质量，只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用时间t，就可以由公式a_求出a.某同学记录了数据如上表所示：根据以上信息，我们发现，在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间_(填“改变”或“不改变”)，经过分析得出加速度与质量的关系为_第二步，在物体质量不变时，探究加速度与倾角的关系实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板的倾角，由于没有量角器，因此通过测量出木板顶端到水平面高度h，求出倾角的正弦值sin.某同学记录了高度和加速度的对应值，并在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图如图117，请根据他所作的图线求出当地的重力加速度g_m/s2.进一步分析可知，光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为_图117答案：不改变斜面倾角一定时，加速度与物体质量无关10agsin6