高考物理一轮复习 第3章 第4课 实验 验证牛顿运动定律课时
作业（含解析）
第4课 实验：验证牛顿运动定律
1.在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中，以下做法正确的是( ) A．平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上 B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量(M′和m′)以及小车质
M′＋m′
量M，直接用公式a＝g求出
M
答案：B
2．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中，按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序以字母代号填写在下面的横线上：______________．
A．保持小盘和砝码的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次 B．保持小车质量不变，改变小盘和砝码的质量，测出加速度，重复几次 C．用天平测出小车和小盘的质量
D．平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动
E．挂上小盘，放进砝码，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点
1
F．根据测量的数据，分别画出a－F和a－的图线
M答案：DCEABF或DCEBAF
3．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)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？
_____________________________________________________________________________________________________________.
(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，其中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．
DD22
(3)由v1＝，v2＝，v2－v1＝2ax
Δt1Δt2
可得：a＝
?D?－?D??Δt2??Δt1?????
2x
22.
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 (3)a＝
?D?－?D??Δt2??Δt1?????
2x
22
4．在“验证牛顿第二定律”的实验中，打出的纸带如图所示，相邻计数点间的时间间隔是t.
(1)测出纸带各相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4，如图(a)所示，为使由实验数据计算的结果更精确一些，计算加速度平均值的公式应为a＝____________．
(2)在该实验中，为验证小车质量M不变时，a与M成正比，小车质量M、沙及沙桶的质量m分别选取下列四组值．
A．M＝500 g，m分别为50 g、70 g、100 g、125 g B．M＝500 g，m分别为20 g、30 g、40 g、50 g C．M＝200 g，m分别为50 g、70 g、100 g、125 g D．M＝200 g，m分别为30 g、40 g、50 g、60 g
若其他操作都正确，那么在选用____组值测量时所画出的aF图象较准确． (3)有位同学通过测量，作出aF图象，如图(b)所示．试分析： ①图象不通过原点的原因是_______________________． ②图象上部弯曲的原因是_________________________． 解析：(1)逐差法处理实验数据，根据公式 （s3＋s4）－（s1＋s2）a＝求解加速度． 2
4t
(2)满足沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M的条件，绳对小车的拉力才近似等于沙和桶的重力，故选B.
(3)分析实验误差出现的原因：①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够；②未满足沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M.
答案：(1)
（s3＋s4）－（s1＋s2）
(2)B (3)①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够 2
4t
②未满足沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M
5．如图所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置．
(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________________不变，用钩码所受的重力作为__________________，用DIS测小车的加速度．
(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出aF关系图线(如图所示)．
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是__________________．
②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是( ) A．小车与轨道之间存在摩擦 B．导轨保持了水平状态 C．所挂钩码的总质量太大 D．所用小车的质量太大
解析：(1)在研究加速度与力的关系时必须保持小车质量不变，才能找出二者的关系．
(2)①OA段在实验误差允许的范围内，图线是一条直线，因此可得出a与F成正比的关系．
m钩gF
②由实验的原理a＝＝可知AB段明显偏离直线是由于没有满足M车?m钩
M车＋m钩M车＋m钩
造成的．
答案：(1)小车的总质量(或：小车的质量) 小车所受外力(或：外力、合外力)
(2)①在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比 ②C 6．如图所示的实验装置可以探究加速度与物体质量、物体受力的关系．小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.
(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正
比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．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，桶内的沙子取自小车中，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aF图象，图象是一条过原点的直线．
①aF图象斜率的物理意义是__________________________． ②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？ 答：________．(填“合理”或“不合理”)
③本次实验中，是否应该满足M?m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：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，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为纵横，应该以________倒数为横轴．
解析：(1)将车内的沙子转移到桶中，就保证了M＋m不变，即系统的总质量不变，研究F合mg1
对象是整个系统，a＝＝，可见aF图象斜率的物理意义是，系统的合外力就等M＋mM＋mM＋m于所悬挂沙桶的重力mg，不必满足M?m这样的条件．
(2)向小车内添加或去掉部分沙子，是改变系统的总质量M＋m，而系统的合外力仍等于所悬挂沙桶的重力mg，保证了合外力不变．
答案：(1)①
1
②合理 ③否 因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合M＋m
外力就等于mg (2)M＋m
高考物理一轮复习 第3章 第4课 实验 验证牛顿运动定律课时作业(含解析)
