统考版高考物理复习热点专项练三牛顿运动定律第26练实验：验证牛顿运动定律含答案

第26练　实验：验证牛顿运动定律　

1．[2022·四川眉山市一诊]如图甲(侧视图只画了一个小车)所示的实验装置可以用来验证“牛顿第二定律”．两个相同的小车放在光滑水平桌面上，右端各系一条细绳，跨过定滑轮各挂一个相同的小盘，增减盘中的砝码可改变小车受到的合外力，增减车上的砝码可改变小车的质量．两车左端各系一条细线，用一个黑板擦把两细线同时按在固定、粗糙的水平垫片上，使小车静止(如图乙).拿起黑板擦两车同时运动，在两车尚未碰到滑轮前，迅速按下黑板擦，两车立刻停止，测出两车在此过程中位移的大小．

图丙为某同学在验证“合外力不变，加速度与质量成反比”时的某次实验记录，已测得小车1的总质量m1＝100 g，小车2的总质量m2＝200 g．由图可读出小车1的位移x1＝5.00 cm，小车2的位移x2＝________cm，可以算出＝________(结果保留三位有效数字)；在实验误差允许的范围内，________(选填“大于”“小于”或“等于”).

2．[2022·贵州贵阳市四校联考]为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录．滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为d，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：

(1)若取M＝0.4  kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________．

A．m＝5 g    B．m＝15 g

C．m＝40 g    D．m＝400 g

(2)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a的表达式为：________________．(用Δt1、Δt2、d、x表示)

(3)为了减少实验误差，可以采取的措施是________．

A．适当增大挡光片宽度d

B．适当减小挡光片宽度d

C．滑块释放时应尽量靠近光电门G1

D．适当增大滑块释放点与光电门G1间的距离

3．[2022·天津市部分区期末]某实验小组利用如图甲所示的装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验．小车及车中的砝码质量用M表示，钩码质量用m表示，小车的加速度可由打点计时器打出的点计算出：

(1)实验时，某同学没有进行平衡摩擦力这一步骤，他将每组数据在坐标纸上描点、画线得到a­F图象．可能是图乙中的________(选填“A”“B”或“C”)图线．

(2)关于本实验，下列说法正确的是_____________________________________________．

A．实验时应先释放小车后接通电源

B．小车质量应远远大于钩码的质量

C．每次改变小车质量时，都应重新平衡摩擦力

D．平衡摩擦力时，应将钩码用细线绕过定滑轮系在小车上

E．小车运动的加速度可用天平测出m和M，直接用公式a＝求出

(3)如图丙为本实验中得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间的时间间隔T＝0.10 s，由该纸带可求得小车的加速度a＝________m/s2.(计算结果保留两位有效数字)

第26练　实验：验证牛顿运动定律

1．答案：2.45（2.43～2.47均可）　2.04（2.02～2.06均可）　等于

解析：刻度尺最小分度为0.1 cm，则小车2的位移为x2＝2.45 cm，由于误差，2.43～2.47 cm均可．由于小车都是做初速度为零的匀加速运动，根据x＝at2可知，由于时间相同，则有＝＝≈2.04，由于读数误差，则2.02～2.06均可，由题意可知＝＝2，故在误差允许范围内＝.

2．答案：（1）D　（2）a＝　（3）BD

解析：（1）本实验无法精确测量细绳的拉力得到滑行器所受的合外力，则需要用砝码的重力近似替代，而条件是要求m≪M，故A、B、C项的砝码质量较小满足条件，D项的m＝400 g不满足近似替代的条件，故最不合适的质量选D.

（2）由光电门测速度原理可得两个位置的瞬时速度为v1＝，v2＝，由匀变速直线运动的规律v－v＝2ax，

联立可得a＝.

（3）滑行器通过光电门的时间越短，平均速度越能接近代替瞬时速度，则应适当减小挡光片宽度d，故A错误，B正确；测量匀变速运动的位移时，运动快一点，位移长一些，能适当减小测量产生的偶然误差，故C错误，D正确．

3．答案：（1）A　（2）B　（3）0.50

解析：（1）当没有进行平衡摩擦力时，小车所受的拉力到达某一值时小车才开始加速运动，则得到的图象应该是A所示；（2）实验时应先接通电源后释放小车，选项A错误；小车质量应远远大于钩码的质量，这样才能认为钩码的重力等于小车的牵引力，选项B正确；每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，选项C错误；平衡摩擦力时，不将钩码用细线绕过定滑轮系在小车上，而是只让小车拖着纸带在木板上匀速运动，选项D错误；小车运动的加速度要从纸带中算出，不能用公式a＝求出，选项E错误．（3）由Δx＝aT2，其中Δx＝0.5 cm，则a＝＝ m/s2＝0.50 m/s2.