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2011年高考物理一轮复习第三章实验四验证牛顿运动定律

1．关于“验证牛顿运动定律”的实验，下列说法中符合实际的是 ( )

A．通过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；再不改变受力，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：验证牛顿运动定律的实验，是利用控制变量法，探究加速度a与合外力F、物体质量m的关系，故D项正确．

答案：D

2．(2010·台州模拟)如图实－4－7所示，在探究牛顿运动定律的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有( )

图实－4－7

A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2 B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1 C．当m1＝2m2、F1＝F2时，x1＝2x2 D．当m1＝2m2、F1＝F2时，x2＝2x1

1

解析：当m1＝m2、F1＝2F2时，由F＝ma可知，a1＝2a2，再由x＝at2可得：x1＝2x2，故A正确，B错误；

2111

当m1＝2m2、F1＝F2时，a1＝a2，再由x＝at2可得：x1＝x2，故C错误，D正确．

222

答案：AD

3．(2010·阳江模拟)为了探究加速度与力的关系，使用如图实－4－8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：

图实－4－8

(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？

答：_______________________________________________.

(2)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．m1＝5 g B．m2＝15 g C．m3＝40 g D．m4＝400 g

(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度的表达式为_______________________．(用Δt1、Δt2、D、x表示)

解析：(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，M应能在任意位置静止不动，或推动M后能使M匀速运动． (2)应满足M?m，故m4＝400 g不合适． DD(3)由v1＝，v2＝，v22－v12＝2ax

Δt1Δt2

DΔt2

2

－2x

可得：a＝

DΔt1

2

. 答案：(1)取下牵引砝码，M放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt都相等

(2)D

DΔt2

2

－2x

(3)a＝

DΔt1

2

4．(2010·广州联考)某同学在做加速度和力、质量的关系的实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：

F/N a/(m·s2) －0.20 0.11 0.30 0.19 0.40 0.29 0.50 0.40 0.60 0.51

(1)根据表中的数据在图实－4－9所示的坐标中作出a－F图象；

图实－4－9

(2)图象的斜率的物理意义是_______________________________________________； (3)图象(或延长线)与F轴的截距的物理意义是________________________； (4)小车和砝码的总质量为________ kg.

解析：(1)选取适当的标度，作出a－F图象如图所示．

F

(2)由F＝Ma得a＝，可见图象的斜率为小车和砝码的总质量的倒数．

M

(3)图象与F轴的截距表示加速度恰好为零时的拉力，也即是小车受到的阻力，大小为0.1 N 1－

(4)由图可知图线斜率k＝1(kg1)，由k＝可得：M＝1 kg.

M答案：(1)见解析图 (2)小车和砝码的总质量的倒数 (3)小车受到的阻力为0.1 N (4)1

5．(2010·济南实验中学模拟)(1)现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律．给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面(如图实－4－10所示)、小车、计时器一个、米尺．

图实－4－10

(1)填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响)：

①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2，记下所用的时间t. ②用米尺测量A1与A2之间的距离x，则小车的加速度a＝________.

③用米尺测量A1相对于A2的高度h.设小车所受重力为mg，则小车所受合外力F＝______. ④改变________________________，重复上述测量．

⑤以h为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作图．如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律．

(2)在“验证牛顿运动定律”的实验中，实验装置如图实－4－11甲所示，有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A图线．试分析：

图实－4－11

① A图线不通过坐标原点的原因是__________________________________________； ② A图线上部弯曲的原因是________________________________________________． 12x

解析：(1)②由x＝at2可得：a＝2.

2t

hh

③sinθ＝，不计摩擦力时，小车的合外力F＝mgsinθ＝mg. xx

④小车的质量不变，要改变小车所受的合外力F重做上述实验时，只要改变斜面的倾角(或A1、A2两点间的高度h的数值)即可．

(2)①图线在F轴上有截距，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够． ②a－F图线上部弯曲的原因是未满足钩码质量远小于小车质量． 2xh

答案：(1)②2 ③mg ④斜面倾角(或h的数值)

tx