2024_2025学年高考物理一轮复习专题14实验四验证牛顿运动定律考点讲解含解析.docx
专题（14）试验四验证牛顿运动定律
考点一eq\a\vs4\al(基础试验考查)
题型1对试验原理和留意事项的考查
【典例1】某试验小组利用如图(a)所示的装置探究加速度与力、质量的关系．
(1)下列做法正确的是________(填字母代号)．
A．调整滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B．在调整木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C．试验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
D．通过增减木块上的砝码转变质量时，不需要重新调整木板倾斜度
(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块和木块上砝码的总质量．
(3)甲、乙两同学在同一试验室，各取一套图(a)的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的状况下，争论加速度a与拉力F的关系，分别得到图(b)中甲、乙两条直线，设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图(b)可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙．(均填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】(1)AD(2)远小于(3)小于大于
【解析】(1)试验中细绳要保持与长木板平行，A项正确；平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上，这样无法平衡摩擦力，B项错误；试验时应先接通电源再放开木块，C项错误；平衡摩擦力后，转变木块上的砝码的质量后不再需要重新平衡摩擦力，D项正确．
(2)只有当砝码桶及桶内砝码的总质量m远小于木块和木块上砝码的总质量M时，砝码桶及桶内砝码的总重力才近似等于木块运动时受到的拉力．
(3)不平衡摩擦力，则F－μmg＝ma，a＝eq\f(F,m)－μg，图象的斜率大的木块的质量小，纵轴截距确定值大的动摩擦因数大，因此m甲m乙，μ甲μ乙．
【提分笔记】
(1)在本试验中，必需平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，不要把盘和重物系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．
(2)转变小车的质量或拉力的大小时，转变量可适当大一些，但应满足盘和重物的总质量远小于小车和车上砝码的总质量，盘和重物的总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%.
题型2对数据处理和误差的考查
【典例2】某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图中，置于试验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本试验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010kg.试验步骤如下：
图(a)
(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑．
(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.
(3)对应于不同的n的a值见下表．n＝2时的s-t图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表.
n
1
2
3
4
5
a/(m·s－2)
0.20
0.58
0.78
1.00
(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出a-n图象．从图象可以看出：当物体质量肯定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比．
(5)利用a-n图象求得小车(空载)的质量为________kg(保留2位有效数字，重力加速度取g＝9.8m/s2)．
(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母)．
A．a-n图线不再是直线
B．a-n图线仍是直线，但该直线不过原点
C．a-n图线仍是直线，但该直线的斜率变大
【答案】(3)0.39(0.37～0.41均可)”(4)图见解析”(5)0.45(0.43～0.47均可)(6)BC
【解析】(3)试验中小车做匀加速直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运动规律有s＝eq\f(1,2)at2，结合图(b)得加速度a＝0.39m/s2.
(4)如图所示．
(5)由(4)知，当n＝4时，加速为0.78m/s2，由牛顿其次定律可知：4×0.01×9.8＝(M＋5×0.01)×0.78，解得M＝0.45kg.
(6)若未平衡摩擦力，则下端所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的合力供应小车和5个钩码的加速度，即nm0g－μ[M＋(N－n)m0]g＝(M＋Nm0)a，解得a＝eq\f(?1＋μ?m0g