2014高考物理实验专项训练（验证牛顿第二定律）
1.用如图（甲）所示的实验装置来年验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力.
（1）某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图（乙），直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止。

请问这位同学的操作是否正确？如果不正确，应当如何进行？
答：.
（2）如果这位同学先如（1）中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下的a—F图线是下图中的（将选项代号的字母填在横线上）.
（3）打点计时器使用的交流电频率f=50Hz. 下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a= . 根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为m/s2（结果保留两位有效数字）.
2.如图(a)所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在
斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连.开始时，
小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离.
启动计时器，释放重物，小车在重物牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，
重物落地后，小车会继续向上运动一段距离.打点计时器使用的交流电频率为
50Hz. 图（b）中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如图箭头所示.
(1)根据所提供的纸带和数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为m/s2（计算结果保留两位有效数字）.
(2) 打a段纸带时，小车的加速度是2.5m/s2，请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸
2.72 2.82 2.92 2.98 2.82 2.62 2.08 1.90 1.73 1.48 1.32 1.12
单位：cm
a b c
图3－14－7 (b)
D1D2 D3 D4D5 D6 D7
带中的
.
(3) 如果重力加速度取2
m/s 10，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为 .
答案：（1）5.0m/s 2（2）物体在D 4D 5区间的速度可能最大；（3）设重物的质量为m ，小车的质量为M ，1:1:=M m
3.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如
图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，
其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连
接.打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验时，在托盘中放入适量
砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点.
（1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示.根据图中数据计算的加速度a= (保留三位有效数字).
(2)回答下列两个问题：
①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有 .（填入所选物理量前的字母）
A.木板的长度l
B.木板的质量m 1
C.滑块的质量m 2
D.托盘和砝码的总质量m 3
E.滑块运动的时间t
②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是 .
（3）滑块与木板间的动摩擦因数μ＝ （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g ）.与真实值相比，
测量的动摩擦因数 （填“偏大”或“偏小” ）.写出支持你的看法的一个论据： .
4.现要测定木块与长木板之间的动摩擦因数，给定的器材如下：一倾角可以调节的长木板（如图）、木块、计时器一个、米尺．
（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤：
①让木块从斜面上方一固定点D 从静止开始下滑到 斜面底端A 处，记下所用的时间t ．
②用米尺测量D 与A 之间的距离s ，则木块的加速度a ＝_____ ．
③用米尺测量长木板顶端B 相对于水平桌面CA 的高度h 和长木板的总长度l ．设木块所受重力为mg ，木块与木
板之间的动摩擦因数为μ，则木块所受的合外力F ＝_____ ．
④根据牛顿第二定律，可求得动摩擦因数的表达式μ＝_____________________ ，代入测量值计算求出μ的值． ⑤改变___________________________________，重复上述测量和计算．
⑥求出μ的平均值．
（2）在上述实验中，如果用普通的秒表作为计时器，为了减少实验误差，某同学提出了以下的方案：
A ．选用总长度l 较长的木板．
B ．选用质量较大的木块．
C ．使木块从斜面开始下滑的起点
D 离斜面底端更远一些．
D ．使长木板的倾角尽可能大一点．
其中合理的意见是_____ ．（填写代号）
答案：（1）②22t s ．③)(22h l h l mg --μ．④222222h l gt sl h l h ---．⑤长木板的倾角（或长木板顶端距
水平桌面的高度）．
（2）AC [板L 较长，测量的相对误差较小，下滑的时间长，测量的相对误差也较小]
6．为了探究加速度与力的关系，使用如图实－4－9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s ，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：
图实－4－9
(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，其中求得的加速度的表达式为________________________________________________________________________
(用Δt 1、Δt 2、D 、s 表示)．
7．如图实－4－10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．
图实－4－10
(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a －F 关系图线(如图实－4－11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
35．如图实－4－12所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，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.
图实－4－12
(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a－F图象，图象是一条过原点的直线．
①a－F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______________________________________________________．
8.（１）将打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图所示是打出的纸带的一段．当电源频率为50 Hz时，每隔0.1 s取一个计数点，它们是图中a、b、c、d、e、f等点，这段时间内加速度的平均值是____________(取两位有效数字)．若电源频率高于50Hz，但计算仍按50Hz计算，其加速度数值将____________ (填“偏大”、‘‘偏小’’或“相同”)．
（２）为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，除需要测出小车的质量m外，还需要测量的物理量是_____________________________________________，用测得的量及加速度a表示的阻力的计算式为f=__________________________．
答案：(1)0.8m/s2 (0.8~0.82范围均正确) 偏小
(2) 斜面的高h与斜面的长L（或斜面的倾角θ）
h
mg ma
L。