高2021届高2018级高中物理大一轮复习资料三维设计课件教师用书第三章牛顿运动定律

第 61 页 共 72 页

【基础考法】

1.(2020·岳阳一模)某同学将力传感器固定在小车上,然后把绳的一端固定在传感器拉钩上,用来测量绳对小车的拉力,探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系,根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的a-F图像。

(1)图线不过坐标原点的原因是____________________。 (2)由图像求出小车和传感器的总质量为________ kg。

(3)本实验中若仍用砂和桶的重力表示绳子的拉力(小车及传感器的总质量始终远大于砂及桶的总质量),从理论上分析,该实验图线的斜率将________(选填“变大”或“变小”)。

解析:(1)由图像可知,当F≠0时,加速度仍然为零,说明没有平衡摩擦力,或平衡的不够。 (2)a-F图像中的斜率表示质量的倒数,由图可知, Δa0.5－01k＝＝＝1,所以质量M＝k＝1 kg。 ΔF0.6－0.1

第 62 页 共 72 页

(3)设小车及传感器总质量为M,砂和桶的重力为mg,由牛顿第二定律得:对M:T＝Ma,对m:mg－T＝ma,联立解得:a＝

11

mg,mg表示绳子的拉力,图像的斜率为:,变小。 m＋MM＋m

答案:(1)没有平衡摩擦力,或平衡的不够 (2)1 (3)变小

2.(2019·潍坊一模)某同学用如图所示的装置探究质量一定时物体的加速度a与所受合力F的关系。

(1)该同学用砂和砂桶的重力表示小车受到的合外力F,为了减少这种做法带来的实验误差,采取下列两项措施:

①用木块将长木板无滑轮的一端垫高来平衡摩擦力。不悬挂砂桶,给小车一初速度,若发现小车通过光电门1的遮光时间小于通过光电门2的时间,则应将木块向________(“左”或“右”)移动；

②在改变砂子质量时需确保砂和砂桶的质量________小车的质量。 A.略小于 C.略大于

B.远小于 D.远大于

(2)某次实验中,该同学在砂和砂桶的质量不变的情况下,多次改变小车静止释放点到光1电门2的距离x,记录小车通过光电门2的时间t,利用所测数据作出2-x图像,求得其斜率为tk,已知遮光片宽度为d,则小车的加速度为________。

解析:(1)①不悬挂砂桶,给小车一初速度,若发现小车通过光电门1的遮光时间小于通过光电门2的时间,说明小车做减速运动,平衡摩擦力不足,需将木板的倾角调大些,即应将木块向左移动；②由于小车做加速运动,有加速度,所以砂和砂桶的总重力大于细绳对小车的拉力,当砂和桶总质量远小于小车的质量时,整体的加速度较小,可认为细绳对小车的作用力等于砂和桶的总重力mg,故选项B正确,A、C、D错误。

d

(2)由于遮光片宽度较小,用通过光电门的平均速度代替瞬时速度,即为v＝t,则根据速度d?22akd12a

与位移关系可知:?＝2ax,则＝x,则斜率k＝,即a＝。 222?t?tdd2

2

kd2

答案:(1)①左 ②B (2)

2

第 63 页 共 72 页

3.某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验。图甲为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车的拉力F等于细砂和小桶的总重力,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。

(1)图乙为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50 Hz。根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为________ m/s,小车的加速度大小为________ m/s2。(结果均保留两位有效数字)

(2)在“探究加速度a与质量m的关系”时,某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注,但尚未完成图像(如图丙所示)。请继续帮助该同学作出坐标系中的图像。

(3)在“探究加速度a与合力F的关系”时,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图丁,该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的原因。

答:________________________________________________________________。 解析:(1)AC这段位移的平均速度等于AC这段时间中间时刻的瞬时速度,即B点的瞬时速度,故

AB＋BC?6.19＋6.70?×10－2

vB＝＝ m/s＝1.6 m/s。

4T4×0.02?CD＋DE?－?AB＋BC?

由逐差法求解小车的加速度,a＝

4×?2T?2?7.21＋7.72－6.19－6.70?×10－2＝ m/s2＝3.2 m/s2。

4×?2×0.02?2

(2)将坐标系中各点连成一条直线,连线时应使直线过尽可能多的点,不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧,离直线较远的点应视为错误数据,不予考虑,连线如图所示:

第 64 页 共 72 页

(3)图线与横轴有截距,说明实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。 答案:(1)1.6 3.2 (2)见解析

(3)实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够

[例1] 实验小组采用如图甲所示实验装置测量木块与木板间动摩擦因数μ,提供的器材有:带定滑轮的长木板,有凹槽的木块,质量为20 g的钩码共n个,打点计时器,电源,纸带,细线等。实验中将部分钩码悬挂在细线下,剩余的钩码放在木块的凹槽中,保持长木板水平,利用打出的纸带测量木块的加速度。

(1)正确进行实验操作,得到一条纸带,从某个清晰的打点开始,依次标注0、1、2、3、4、5、6,分别测出位置0到位置3、位置6间的距离,如图乙所示。已知打点周期T＝0.02 s,则木块的加速度a＝________ m/s2。(保留三位有效数字)

(2)将木块凹槽中的钩码逐个添加到细线下端,改变悬挂钩码的总质量m,测得相应的加速度a,作出a-m图像如图丙所示。已知当地重力加速度g＝9.8 m/s2,则木块与木板间动摩擦