專題（17）實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律（解析版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)全攻關(guān)專題（17）實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律（解析版）基本實(shí)驗(yàn)要求1．實(shí)驗(yàn)原理(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系．(2)保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．(3)作出a－F圖象和a－eq\f(1,m)圖象，確定其關(guān)系．2.要測量的物理量(1)小車與其上砝碼的總質(zhì)量；(2)小車受到的拉力；(3)小車的加速度.3．實(shí)驗(yàn)器材小車、砝碼、小盤、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、導(dǎo)線兩根、紙帶、天平、米尺．4．實(shí)驗(yàn)步驟(1)測量：用天平測量小盤和砝碼的質(zhì)量m′和小車的質(zhì)量m.(2)安裝：按照如圖1所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車牽引力)．圖1(3)平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車能勻速下滑．(4)操作：①小盤通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車，斷開電源，取下紙帶，編號(hào)碼．②保持小車的質(zhì)量m不變，改變小盤和砝碼的質(zhì)量m′，重復(fù)步驟①.③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，測加速度a.④描點(diǎn)作圖，作a－F的圖象．⑤保持小盤和砝碼的質(zhì)量m′不變，改變小車質(zhì)量m，重復(fù)步驟①和③，作a－eq\f(1,m)圖象．基本實(shí)驗(yàn)方法1．注意事項(xiàng)(1)平衡摩擦力：適當(dāng)墊高木板不帶定滑輪的一端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車和紙帶受到的阻力．在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上，讓小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶勻速運(yùn)動(dòng)．(2)不用重復(fù)平衡摩擦力．(3)實(shí)驗(yàn)條件：m?m′.(4)一先一后一按：改變拉力或小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，后釋放小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車．2．誤差分析(1)實(shí)驗(yàn)原理不完善：本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力m′g代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力．(2)摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差．3．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)利用Δx＝aT2及逐差法求a.(2)以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫線，如果該線為過原點(diǎn)的直線，說明a與F成正比．(3)以a為縱坐標(biāo)，eq\f(1,m)為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫線，如果該線為過原點(diǎn)的直線，就能判定a與m成反比.命題熱點(diǎn)一：教材原型實(shí)驗(yàn)【例1】小張和小楊同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行探究“加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn).為提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，他們設(shè)計(jì)了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)方案.將力傳感器固定在小車上，通過力傳感器可以直接顯示細(xì)線拉力的大小.圖2(1)采用力傳感器測量細(xì)線拉力與用重物重力代替拉力的方法相比，下列說法正確的是______.A.可以不用平衡摩擦力B.利用此實(shí)驗(yàn)裝置還需要測量重物的質(zhì)量C.重物的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和力傳感器的總質(zhì)量D.直接測量出小車(包括力傳感器)所受的拉力，可以減小誤差(2)圖3是某同學(xué)在此實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶，其中兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的交流電源的頻率為50Hz，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2.圖3(3)保持小車和力傳感器的總質(zhì)量一定，改變重物的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù).請根據(jù)測量數(shù)據(jù)在圖4中作出a－F圖象.圖4(4)根據(jù)作出的a－F圖線，分析實(shí)驗(yàn)可能存在的問題是________.A.平衡摩擦力時(shí)長木板的傾角過大B.平衡摩擦力不足【答案】(1)D(2)0.39(3)如圖所示(4)B解析(2)a＝eq\f(3.31－2.92×10－2m,0.1s2)＝0.39m/s2.(4)分析a－F圖象，a＝0時(shí)所對應(yīng)的F不為0，因此選B.【變式1】在“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖5甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：圖5(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源為頻率為50Hz的正弦交變電流，若實(shí)驗(yàn)中打出的某一條紙帶如圖乙所示，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，x1＝3.13cm，x4＝7.48cm，由此可以算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是________m/s2.(2)利用測得的數(shù)據(jù)，可得到小車質(zhì)量M一定時(shí)．運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F(F＝mg，m為砂和砂桶質(zhì)量，g為重力加速度)的關(guān)系圖象如圖丙所示．由此可知，直線段的斜率k＝________.在拉力F較大時(shí)，a－F圖線明顯彎曲，產(chǎn)生誤差．若不斷增加砂桶中砂的質(zhì)量，a－F圖象中各點(diǎn)連成的曲線將不斷延伸，那么加速度a的趨向值為________(用題中出現(xiàn)的物理量表示)．【答案】(1)1.45(2)eq\f(1,M)g解析(1)相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔是T＝5×eq\f(1,f)＝5×0.02s＝0.10s，采用逐差法可得a＝eq\f(x4－x1,3T2)＝1.45m/s2.(2)根據(jù)牛頓第二定律，a＝eq\f(F,M)，所以a－F圖象的斜率k＝eq\f(1,M).不斷增加砂桶中砂的質(zhì)量，當(dāng)砂桶中砂的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量時(shí)，小車的加速度趨近于重力加速度g.命題熱點(diǎn)二：教材實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新/改進(jìn)點(diǎn)1.實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)：系統(tǒng)總質(zhì)量不變化，改變拉力得到若干組數(shù)據(jù).2.用傳感器記錄小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t與位移x，直接繪制x－t圖象．3.利用牛頓第二定律求解實(shí)驗(yàn)中的某些參量，確定某些規(guī)律.1.用傳感器與計(jì)算機(jī)相連，直接得出小車的加速度.2.用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，用鉤碼的質(zhì)量m代替合力F，即用a－m圖象代替a－F圖象.1.用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，遮光條結(jié)合光電門測得物塊的初速度和末速度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度.2.結(jié)合牛頓第二定律，該裝置可以測出動(dòng)摩擦因數(shù).彈簧測力計(jì)測量小車所受的拉力，鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，更無需測鉤碼的質(zhì)量.1.氣墊導(dǎo)軌代替長木板，無需平衡摩擦力.2.力傳感器測量滑塊所受的拉力，鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量，更無需測鉤碼的質(zhì)量.3.用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，遮光條結(jié)合光電門測得滑塊的末速度，由刻度尺讀出遮光條中心初始位置與光電門之間的距離，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度.【例2】某課外小組利用圖6甲裝置探究物體的加速度與所受合力之間的關(guān)系，請完善如下主要實(shí)驗(yàn)步驟．圖6(1)如圖乙，用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d＝________cm；(2)安裝好光電門，從圖甲中讀出兩光電門之間的距離s＝________cm：(3)接通氣源，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，根據(jù)滑塊通過兩光電門的時(shí)間________(選填“相等”或“不相等”)可判斷出導(dǎo)軌已調(diào)成水平；(4)安裝好其他器材，并調(diào)整定滑輪，使細(xì)線水平；(5)讓滑塊從光電門1的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)測出遮光條經(jīng)過光電門1和2的時(shí)間分別為Δt1和Δt2，計(jì)算出滑塊的加速度a1＝________(用d、s、Δt1和Δt2表示)，并記錄對應(yīng)的拉力傳感器的讀數(shù)F1；(6)改變重物質(zhì)量，多次重復(fù)步驟(5)，分別計(jì)算出加速度a2、a3、a4…并記錄對應(yīng)的F2、F3、F4…；(7)在a－F坐標(biāo)系中描點(diǎn)，得到一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，由此得出__________________________________________________________________________________________.【答案】(1)0.550(2)50.00(3)相等(5)eq\f(\f(d,Δt2)2－\f(d,Δt1)2,2s)(7)物體質(zhì)量一定時(shí)，其加速度與所受合力成正比解析(1)由題圖乙可知，該游標(biāo)卡尺為20分度，精度為0.05mm，讀數(shù)為5mm＋10×0.05mm＝5.50mm＝0.550cm；(2)s＝70.50cm－20.50cm＝50.00cm；(3)在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，滑塊不掛重物和細(xì)線，判斷氣墊導(dǎo)軌水平的依據(jù)是：接通氣源后，給滑塊一個(gè)初速度，反復(fù)調(diào)節(jié)旋鈕，使滑塊通過兩光電門的時(shí)間相等；(5)根據(jù)滑塊和遮光條經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度，則有：v＝eq\f(d,Δt)，則通過光電門1和2的速度分別為v1＝eq\f(d,Δt1)和v2＝eq\f(d,Δt2)，由速度位移公式可得：2as＝veq\o\al(22,)－veq\o\al(12,)＝(eq\f(d,Δt2))2－(eq\f(d,Δt1))2，故可得a＝eq\f(\f(d,Δt2)2－\f(d,Δt1)2,2s)；(7)一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線是正比例函數(shù)，故說明物體質(zhì)量一定時(shí)，其加速度與所受合力成正比．【變式2】探究“加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖7甲所示．小車后面固定一條紙帶，穿過電火花計(jì)時(shí)器，細(xì)線一端連著小車，另一端通過光滑的定滑輪和動(dòng)滑輪與掛在豎直面內(nèi)的拉力傳感器相連，拉力傳感器用于測小車受到拉力的大?。畧D7(1)關(guān)于平衡摩擦力，下列說法正確的是________．A．平衡摩擦力時(shí)，需要在動(dòng)滑輪上掛上鉤碼B．改變小車質(zhì)量時(shí)，需要重新平衡摩擦力C．改變小車?yán)r(shí)，不需要重新平衡摩擦力(2)實(shí)驗(yàn)中________(選填“需要”或“不需要”)滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．(3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與力F的關(guān)系圖象如圖乙所示，圖線不過原點(diǎn)的原因是________．A．鉤碼質(zhì)量沒有遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量B．平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大C．平衡摩擦力時(shí)木板傾角過小或未平衡摩擦力【答案】(1)C(2)不需要(3)B解析(1)平衡摩擦力時(shí)，小車要在不掛鉤碼情況下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；平衡摩擦力時(shí)有：mgsinα＝μmgcosα，即有g(shù)sinα＝μgcosα，所以與質(zhì)量無關(guān)，故B錯(cuò)誤，C正確．(2)由于本實(shí)驗(yàn)中的拉力傳感器可以讀出細(xì)線的拉力，所以不需要滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量；(3)由題圖可知，當(dāng)沒有掛鉤碼時(shí)小車具有加速度，說明平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大，故選B.【變式3】如圖8甲所示，質(zhì)量為m的滑塊A放在氣墊導(dǎo)軌上，B為位移傳感器，它能將滑塊A到傳感器B的距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊A的速率－時(shí)間(v－t)圖象．整個(gè)裝置置于高度h可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面長度為l.圖8(1)現(xiàn)給滑塊A沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度，其v－t圖線如圖乙所示．從圖線可得滑塊A上滑時(shí)的加速度大小a＝________m/s2(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)．(2)若用此裝置來驗(yàn)證牛頓第二定律，通過改變________________，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系；通過改變________，可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系(重力加速度g的值不變)．【答案】(1)3(2)調(diào)節(jié)滑塊的質(zhì)量及斜面的高度，且使mh不變高度h解析(1)在v－t圖象中斜率代表加速度，故a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(1.5－0,0.5)＝3m/s2.(2)牛頓第二定律研究的是加速度與合外力和質(zhì)量的關(guān)系．當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，可以改變力的大小，當(dāng)斜面高度不同時(shí)，滑塊受到的力不同，可以探究加速度與合外力的關(guān)系．由于使滑塊加速下滑的力是由重力沿斜面向下的分力提供，所以要保證重力沿斜面向下的分力不變，應(yīng)該使mg·eq\f(h,l)不變，即mh不變，所以應(yīng)該調(diào)節(jié)滑塊的質(zhì)量及斜面的高度，且使mh不變，來探究力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系．命題熱點(diǎn)三：教材實(shí)驗(yàn)拓展——測定動(dòng)摩擦因數(shù)【例3】如圖9，某同學(xué)設(shè)計(jì)了測量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)．所用器材有：鐵架臺(tái)、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50Hz的交流電源、紙帶等．回答下列問題：圖9(1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝______(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)．(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角使θ＝30°.接通電源，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下．多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖10所示．圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)．重力加速度為9.80m/s2.可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________(結(jié)果保留2位小數(shù))．圖10【答案】(1)eq\f(gsinθ－a,gcosθ)(2)0.35解析(1)對鐵塊受力分析，由牛頓第二定律有mgsinθ－μmgcosθ＝ma，解得μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ).(2)兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝5×eq\f(1,50)s＝0.10s，由逐差法和Δx＝aT2可得a＝eq\f(x5＋x6＋x7－x1＋x2＋x3,12T2)≈1.97m/s2，代入μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)，解得μ≈0.35.【變式4】甲、乙兩同學(xué)均設(shè)計(jì)了測動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)．已知重力加速度為g.圖10(1)甲同學(xué)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖10甲所示．其中A為一質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計(jì)．實(shí)驗(yàn)時(shí)用力將A從B的下方抽出，通過C的讀數(shù)F1即可測出動(dòng)摩擦因數(shù)．則該設(shè)計(jì)能測出________(選填“A與B”或“A與地面”)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，其表達(dá)式為________________．(2)乙同學(xué)的設(shè)計(jì)如圖乙所示．他在一端帶有定滑輪的長木板上固定A、B兩個(gè)光電門，與光電門相連的計(jì)時(shí)器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計(jì)能顯示掛鉤處所受的拉力．實(shí)驗(yàn)時(shí)，多次改變沙桶中沙的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運(yùn)動(dòng)，讀出多組測力計(jì)示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，在坐標(biāo)系中作出F－eq\f(1,t2)的圖線如圖丙所示，圖線的斜率為k，與縱軸的截距為b，因乙同學(xué)不能測出物塊質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)測出的物理量為________．根據(jù)該測量物理量及圖線信息可知物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)表達(dá)式為________________．【答案】(1)A與Beq\f(F1,mg)(2)光電門A、B之間的距離xeq\f(2xb,kg)解析(1)當(dāng)A達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)B處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F與B所受的滑動(dòng)摩擦力Ff大小相等，B對木板A的壓力大小等于B的重力mg，由Ff＝μFN得，μ＝eq\f(Ff,FN)＝eq\f(F,mg)，由C的讀數(shù)為F1，可求得μ＝eq\f(F1,mg)，為A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．(2)物塊由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)位移時(shí)間公式得：x＝eq\f(1,2)at2，解得：a＝eq\f(2x,t2)根據(jù)牛頓第二定律，對于物塊：F合＝F－μmg＝ma可得F＝eq\f(2mx,t2)＋μmg則圖線的斜率為：k＝2mx，縱軸的截距為b＝μmg；k與摩擦力是否存在無關(guān)，物塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)：μ＝eq\f(b,mg)＝eq\f(2xb,kg).課時(shí)精練：1.在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，(1)下列儀器需要用到的是________(多選).(2)下列說法正確的是________(多選).A.先釋放紙帶再接通電源B.拉小車的細(xì)線應(yīng)盡可能與長木板平行C.紙帶與小車相連端的點(diǎn)跡較疏D.輕推小車，拖著紙帶的小車能夠勻速下滑，說明摩擦力已被平衡(3)如圖2所示是實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的一條紙帶，A、B、C、D…為每隔4個(gè)點(diǎn)取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，據(jù)此紙帶可知小車在D點(diǎn)的速度大小為________m/s(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位).圖2【答案】(1)AD(2)BD(3)0.21±0.012、某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖11所示的裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。圖11(1)實(shí)驗(yàn)中除了需要小車、砝碼、托盤、細(xì)繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、兩根導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶之外，還需要__________、__________。(2)下列做法正確的是__________。A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行B．在調(diào)節(jié)木板傾斜角度平衡小車受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的托盤通過定滑輪拴在小車上C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D．通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度E．用托盤和盤內(nèi)砝碼的重力作為小車和車上砝碼受到的合外力，為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證托盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量(3)某同學(xué)以小車和車上砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)eq\f(1,M)為橫坐標(biāo)，小車的加速度a為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出的a－eq\f(1,M)關(guān)系圖線如圖12所示。由圖可分析得出：加速度與質(zhì)量成__________關(guān)系(填“正比”或“反比”)；圖線不過原點(diǎn)說明實(shí)驗(yàn)有誤差，引起這一誤差的主要原因是平衡摩擦力時(shí)長木板的傾角__________(填“過大”或“過小”)。圖12【答案】(1)天平刻度尺(2)ADE(3)反比過大解析(1)實(shí)驗(yàn)中需要用托盤和砝碼的總重力表示小車受到的拉力，需測量托盤的質(zhì)量，所以還需要天平。實(shí)驗(yàn)中需要用刻度尺測量紙帶上點(diǎn)跡間的距離，從而得出加速度，所以還需要刻度尺。(2)平衡摩擦力時(shí)應(yīng)系上紙帶，不能掛托盤；調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡摩擦力后細(xì)繩與木板平行，且托盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量時(shí)，托盤和砝碼的總重力近似等于小車和車上砝碼受到的合外力，E項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該先接通電源，后釋放小車，使得紙帶上點(diǎn)跡多一些，以便于測量加速度，還要多測幾組數(shù)據(jù)減小偶然誤差，C項(xiàng)錯(cuò)誤；通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板的傾斜角度，D項(xiàng)正確。(3)a－eq\f(1,M)圖象是一條直線，a與M成反比；圖象在a軸上有截距，這是平衡摩擦力時(shí)木板的傾角過大造成的。3、某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證牛頓第二定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖13甲所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會(huì)輸出高電壓，兩光電傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左做加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時(shí)，通過計(jì)算機(jī)可以得到電壓U隨時(shí)間t變化的圖象，如圖乙所示。圖13(1)實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的Δt1____Δt2(選填“＞”“＝”或“<”)時(shí)，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。(2)用螺旋測微器測遮光條寬度d，測量結(jié)果如圖丙所示，則d＝__________mm。(3)滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計(jì)算機(jī)得到的圖象如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要對滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)驗(yàn)證牛頓第二定律，還應(yīng)測出兩光電門間距離L和____________________(寫出物理量的名稱及符號(hào))。(4)若上述物理量間滿足關(guān)系式____________________，則表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)滿足牛頓第二定律。【答案】(1)＝(2)8.473(在8.472～8.474之間均算對)(3)滑塊P和遮光條的總質(zhì)量M(4)mg＝eq\f(1,2L)(M＋m)(eq\f(d,Δt2))2－eq\f(1,2L)(M＋m)(eq\f(d,Δt1))2解析(1)檢驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌水平的方法是輕推滑塊，看滑塊是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)該選擇Δt1＝Δt2。(2)本題中固定