2022屆高考物理實驗強化訓練03 驗證牛頓第二定律（解析版）

備戰(zhàn)2022屆高考物理實驗專題強化訓練

專題二驗證牛頓第二定律

知識點一、基本要求

1.實驗目的：

①會用控制變量法研究物理規(guī)律

②探究加速度與力、質(zhì)量的關系

③掌握利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法

2.實驗器材：

打點計時器、紙帶、復寫紙、小車、一端有定滑輪的長木板、小盤、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、

天平、刻度尺、祛碼、薄木板

3.實驗原理

先控制小車的質(zhì)量M不變，探究加速度a與力F的關系；再控制小盤和祛碼的質(zhì)量不變，即力不變，探究

加速度a與小車質(zhì)量M的關系

4.實驗步驟

（1）稱量：用天平測量小盤的質(zhì)量m和小車的質(zhì)量M

（2）安裝：按照上圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在小車上（即不給小車牽

引力）

（3）平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，使小車勻速下滑

（4）操作:

①小盤通過細繩繞過滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車，取下紙帶編號碼

②保持小車的質(zhì)量M不變，改變祛碼和小車的質(zhì)量m,重復步驟①

③保持祛碼和小盤的質(zhì)量m不變，改變小車的質(zhì)量M,重復步驟①

知識點二、數(shù)據(jù)處理

1.探究加速度與力的關系

以加速度a為縱軸、F為橫軸，先根據(jù)測量的數(shù)據(jù)描點，然后作出圖像，看圖像是否是通過原點的直線，

就能判斷a與F是否成正比。

2.探究加速度與質(zhì)量的關系

以a為縱軸，m為橫軸，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標系中描點，將會得到如圖甲所示的一條曲線，由圖線只能看

出m增大時a減小，但不易得出a與m的具體關系.若以a為縱軸，~為橫軸，將會得到如圖乙所示的

m

一條過原點的切斜直線，據(jù)此可判斷a與m成反比

甲乙族

知識點三、誤差分析

1.因?qū)嶒炘聿煌晟埔鸬恼`差：本實驗用小盤和祛碼的總重力m，g代替小車的拉力，而實際上小車所受

的拉力要小于小盤和祛碼的總重力

2.摩擦力平衡不準確、質(zhì)量測量不準確、計數(shù)點間距測量不準確、紙帶和細繩不嚴格與木板平行都會引起

、口辛

反差

知識點四、注意事項

1.平衡摩擦力

一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)整出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平

衡小車所售的摩擦阻力.在平衡摩擦力時，不要懸掛小盤的細繩系在小車上，幾不要給小車加任何牽引力，

并要讓小車拖著打點的紙帶運動.

2.不需要重復平衡摩擦力

整個實驗中平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和祛碼的總質(zhì)量還是改變小車的質(zhì)量，都不需要重新平

衡摩擦力

3.實驗條件

每條紙帶必須在滿足小車的質(zhì)量遠大于小盤和祛碼的總質(zhì)量的條件下打出，只有如此，小車和祛碼的總重

力才可視為小車受到的拉力

4.一先一后

改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，再釋放小車.

題型一、對實驗原理和注意事項的考查

【經(jīng)典例題1】（2013年天津卷）某實驗小組利用圖示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關系。

打點計時張、4塊帶普帶;劈的長木板

（'/二繩

I月u「，力d?捌僭

①下列做法正確的是（填字母代號）

A.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行

B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時.，將裝有祛碼的祛碼桶通過定滑輪拴木塊上

C.實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源

D.通過增減木塊上的祛碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度

②為使祛碼桶及桶內(nèi)祛碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應滿足的條件是祛碼桶及桶

內(nèi)祛碼的總質(zhì)量_______木塊和木塊上祛碼的總質(zhì)量（填“遠大于”、"遠小于''或"近似等于“）

③甲、乙兩同學在同一實驗室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放祛碼，在沒有平衡摩

擦力的情況下，研究加速度。與拉力尸的關系，分別得到圖中甲、乙兩條直線。設甲、乙用的木塊質(zhì)量分

別為機，八m乙,甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為〃甲，“乙，由圖可知，〃，甲ms

〃甲2（填“大于”、“小于”或“等于”）

【答案】①AD②遠小于③小于，大于

【解析】本題主要考查“驗證牛頓第二定律”的實驗。

①選擇AD。B選項錯誤，在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，不應懸掛“重物”；C選

項錯誤，打點計時器要“早來晚走”即實驗開始時先接通打點計時器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，而

當實驗結束時應先控制木塊停下再停止打點計時器。

②按照教材上的理論，若以祛碼桶及祛碼作為小木塊的外力，則有a^mg/M,而實際實驗過程中祛碼

桶及祛碼也與小木塊一起做勻加速運動，即

對祛碼桶及祛碼有，“g-T-ma,對小木塊有T=Ma.

綜上有：小物塊的實際的加速度為。=，咫/（"+〃?）,只有當時，才能有效的保證實驗的準

確性。

③當沒有平衡摩擦力時有：T-f^na,故a=T/m-陽,即圖線斜率為1加，縱軸截距的大小為"g。

觀察圖線可知m甲小于m乙，“甲大于〃乙

題型二、對數(shù)據(jù)處理和誤差的考查

【經(jīng)典例題2】（2016年新課標HI卷）某物理課外小組利用圖（a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外

力之間的關系。圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪：輕繩跨過滑輪，一端與放

在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N=5個，每個質(zhì)量均為0.010kg。

實驗步驟如下：

（1）將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物快，使小車（和鉤碼）可以在木

板上勻速下滑。

（2）將〃（依次取〃=1,2,3,4,5）個鉤碼掛在輕繩右端，其余各鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使

輕繩與木板平行。釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻，相對于其起始位置的位移S,繪制s-r圖像,

經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應的加速度a.

圖(b)

（3）對應于不同的”的“值見下表。〃=2時的si圖像如圖（b）所示：由圖（b）求出此時小車的加速度

（保留2位有效數(shù)字），將結果填入下表。

n12345

a/ms'20.200.580.781.00

（4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖（c）中補齊數(shù)據(jù)點，并作出小〃圖像。從圖像可以看出：當物體質(zhì)量一定時，

物體的加速度與其所受的合外力成正比。

（5）利用a-n圖像求得小車（空載）的質(zhì)量為kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g=9.8m-s-2）?

（6）若以“保持木板水平”來代替步驟（1）,下列說法正確的是（填入正確選項錢的標號）

A.圖線不再是直線

B.圖線仍是直線，但該直線不過原點

C.圖線仍是直線，但該直線的斜率變大

【答案】（3）0.39（4）如圖所示（5）0.45（6）BC

【解析】

（3）因為小車做初速度為零的勻加速直線運動，

故將（2,0.78）代入S=可得a=o.39m/s2

(4)根據(jù)描點法可得如圖所示圖線

(5)根據(jù)牛頓第二定律可得nmg=[(5—變形可得。=—儂一=—2空——，如

果繩子的拉力近似等丁，法碼的重力，則必須滿足〃>>加，故”mg〃，故斜率女=映,根

M+5mM+5m

據(jù)圖像以及n?=0.010kg,可得M=0.45kg

(6)因為如果不平衡摩擦力，則滿足尸-/=”的形式，即°=mg〃——，所以圖線不過原點，

M+5mM+5m

但仍是直線，選項A錯誤B正確；因為/=必加+5〃2-〃〃2左，代入可得

-^-n———mg+/jmg襄,故直線的斜率變大，故C正確。

M+5mM+5mM+5m

題型三：實驗創(chuàng)新與改進

【經(jīng)典例題2】(2020年北京卷)在“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關系”實驗中，做如下探究：

(1)為猜想加速度與質(zhì)量關系，可利用圖1所示裝置進行對比實驗。兩小車放在水平板上，前端通過

鉤碼牽引，后端各系一條細線，用板擦把兩條細線按在桌上，使小車靜止。抬起板擦，小車同時運動，一

段時間后按下板擦，小車同時停下。對比兩小車的位移，可知加速度與質(zhì)量大致成反比。關于實驗條件,

下列正確的是：(選填選項前的字母)。

A.小車質(zhì)量相同，鉤碼質(zhì)量不同

B.小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量相同

C.小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量不同

商-----------<~~1/細線_____________——板擦

跳「口三r俯視圖.運動方向匹

圖1

(2)某同學為了定量驗證(1)中得到的初步關系，設計實驗并得到小車加速度〃與質(zhì)量〃的7組實驗數(shù)據(jù),

如下表所示.在圖2所示的坐標紙上已經(jīng)描好了6組數(shù)據(jù)點，請將余下的一組數(shù)據(jù)描在坐標紙上，并作出

a----圖像o

M

次數(shù)1234567

0.620.560.480.400.320.240.15

M/kg0.250.290.330.400.500.711.00

（3）在探究加速度與力的關系實驗之前，需要思考如何測"力”。請在圖3中畫出小車受力的示意圖。為了

簡化"力''的測量，下列說法正確的是：（選填選項前的字母）。

圖3

A.使小車沿傾角合適的斜面運動，小車受力可等效為只受繩的拉力

B.若斜面傾角過大，小車所受合力將小于繩的拉力

C.無論小車運動的加速度多大，砂和桶的重力都等于繩的拉力

D.讓小車的運動趨近于勻速運動，砂和桶的重力才近似等于繩的拉力

0/(ms1)

【解析】

【詳解】（1）［1］為了探究加速度與質(zhì)量的關系，必須控制小車所受拉力相同，而讓小車的質(zhì)量不同，所以

鉤碼質(zhì)量相同，故B正確。

（2）［2］數(shù)據(jù)描點和圖像如圖所示

M

(3)[3]A.使小車沿傾角合適的斜面運動，小車所受重力沿斜面的分力剛好等于小車所受的摩擦力，則小

車受力可等效為只受繩的拉力，故A正確：

B.若斜面傾角過大，重力沿斜面的分力大于摩擦力，小車所受合力將大于繩的拉力，不利于簡化"力''的

測量，故B錯誤；

C.由牛頓第二定律可知，無論小車運動的加速度多大，砂和桶的重力都大于繩的拉力，故C錯誤；

D.當小車的質(zhì)量遠大于砂和桶的質(zhì)量時，砂和桶的重力近似等于繩的拉力，故D錯誤。

故選Ao

課后練習

1.【浙江省2021年高考真題】17.做“探究加速度與力、質(zhì)量的關系''實驗時，圖甲是教材中的實驗方案;

圖乙是拓展方案，其實驗操作步驟如下：

打點計時舞

(i)掛上托盤和祛碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為例的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；

(ii)取下托盤和祛碼，測出其總質(zhì)量為，小讓小車沿木板下滑，測出加速度必

(iii)改變祛碼質(zhì)量和木板傾角，多次測量，通過作圖可得到。-尸的關系。

①實驗獲得如圖所示的紙帶，計數(shù)點“、b、c、4e、/間均有四個點未畫出，則在打d點時小車的速度大

小1=m/s(保留兩位有效數(shù)字)；

□bedef

甲叫IIIII川ipnii叫IIIW甲n|i叩11『叩口1|1叩wiiqiiii

29303132333435363738cm

②需要滿足條件MA機的方案是(選填“甲”、“乙”或“甲和乙”)；在作。一尸圖象時，把叫作為F

值的是(選填“甲”、“乙”或“甲和乙”)。

【答案】(1).0.18-0.19(2).甲(3).甲和乙

【解析】

【詳解】①⑴.打點計時器打點周期

T=0.1s

山勻加速直線運動中，平均速度等于中間時刻的瞬時速度可得，在打"點時小車的速度

bf(38.10-30.70)xlO-2,

v.=—=--------------------m/s?0.19m/s

"4T4x0.1

②⑵[3].在圖甲的實驗方案中，由托盤和祛碼的重力提供拉力，讓小車做勻加速直線運動，由牛頓第二定

律可得

mg=(M+m)a

則

m

a=---------g

則繩子對小車的拉力

F「=M〃a=---M------mg

m+M

當M》，然時，繩子拉力近似等于托盤和祛碼的重力。

故甲需要滿足篦.

在圖乙的實驗方案中，掛上托盤和祛碼，小車勻速下滑，設斜面的傾斜角為6,斜面和紙帶對小車的摩擦

力或阻力總和為則有

Mgsin0-f+mg

取下托盤和祛碼，小車做勻加速直線運動，由牛頓第二定律可得

MgsinG-f-Ma

即

mg=Ma

故乙方案中，不需要滿足相

在甲乙方案中，均用托盤和祛碼的重力mg作為小車勻加速的直線運動的合力及F。

2.（2021年湖南省普通高中學業(yè)水平選擇性考試）II.某實驗小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體

所受合外力的關系。主要實驗步驟如下：

（1）用游標卡尺測量墊塊厚度〃，示數(shù)如圖（b）所示，h=cm；

（2）接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導軌上，調(diào)節(jié)導軌至水平；

（3）在右支點下放一墊塊，改變氣墊導軌的傾斜角度；

（4）在氣墊導軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個數(shù)〃和滑塊對應的加速度。；

（5）在右支點下增加墊塊個數(shù)（墊塊完全相同），重復步驟（4）,記錄數(shù)據(jù)如下表:

n123456

6i/m-s-2)

0.0870.1800.2600.4250.519

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（C）上描點，繪制圖線.

如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應該是m/s2（保留三位有效數(shù)字）。

【答案】（1）.1.02(3).0.342

【解析】

【分析】

【詳解】（1）［1］墊塊的厚度為

h=1cm+2xQ.Imm=1.02cm

（5）⑵繪制圖線如圖;

⑶根據(jù)

nh

mg-—=ma

可知aHn成正比關系，則根據(jù)圖像可知,斜率

0.6_a

k

74

解得

a=0.342m/s2

3.（2013年四川卷）如圖1所示，某組同學借用“探究a與F、之間的定量關系''的相關實驗思想、原理

及操作，進行“研究合外力做功和動能變化的關系''的實驗:

?-21.60al

<—28.61cm.

<----------36.70cm------------

-------------45.75cm---------

4-------------------------55.75cm

66.77on

圖2

①為達到平衡阻力的目的，取下細繩及托盤，通過調(diào)整墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙

帶判斷小車是否做運動。

②連接細繩及托盤，放入祛碼，通過實驗得到圖2所示的紙帶。紙帶上。為小車運動起始時刻所打的點，

選取時間間隔為0.1s的相鄰計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G。實驗時小車所受拉力為0.2N,小車的質(zhì)量

為0.2kg。

請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化/反，補填表中空格（結果保留至小數(shù)點后第四位）。

O-BO-CO-DO-EO-F

W/J0.04320.05720.07340.0915

AEk/J0.04300.05700.07340.0907

分析上述數(shù)據(jù)可知：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)W=/Ek，與理論推導結果一致。

③實驗前已測得托盤質(zhì)量為7.7xlO-3kg,實驗時該組同學放入托盤中的祛碼質(zhì)量應為kg（g取

9.8m/s2,結果保留至小數(shù)點后第三位）。

【答案】：①勻速運動②0.1115,0.1105,③0.015

【解析】：②"=尺=0.2義0.557517=0.1115八匕=汽產(chǎn)，加車力，代入數(shù)據(jù)得

F

J￡A=0.1105J.③mg-尸=ma,得加=-----,逐差法求小車加速度a=0.9856m/s2,即法碼與托盤的加

g_<7

速度，ms,代入計算得，〃4M=0.015kg

4.（2012年理綜全國卷）圖1為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖。圖中打點計時器的電源為50Hz的

交流電源，打點的時間間隔用加表示。在小車質(zhì)量未知的情況下，某同學設計了一種方法用來研究“在外

力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關系”

（1）完成下列實驗步驟中的填空：

①平衡小車所受的阻力：小吊盤中不放物塊，調(diào)整木板右端的高度，用手輕撥小車，直到打點計時器打出

—系列的點。

②按住小車，在小吊盤中放入適當質(zhì)量的物塊，在小車中放入祛碼。

③打開打點計時器電源，釋放小車，獲得帶有點列的紙帶，在紙帶上標出小車中祛碼的質(zhì)量，入

④按住小車，改變小車中祛碼的質(zhì)量，重復步驟③。

⑤在每條紙帶上清晰的部分，每5個間隔標注一個計數(shù)點。測量相鄰計數(shù)點的間距s”S2,…。求出與不

同〃?相對應的加速度a?

⑥以祛碼的質(zhì)量機為橫坐標，L為縱坐標，在坐標紙上作出1?-機關系圖線。若加速度與小車和祛碼的

aa

總質(zhì)量成反比，則上與帆應成關系(填“線性”或“非線性”)。

a

(2)完成下列填空：

(i)本實驗中，為了保證在改變小車中祛碼的質(zhì)量時，小車所受的拉力近似不變，小吊盤和盤中物塊的

質(zhì)量之和應滿足的條件是。

(ii)設紙帶上三個相鄰計數(shù)點的間距為si、S2、S3。a可用si、S3和加表示為a=__________。圖2為用

米尺測量某一紙帶上的Si、S3的情況，由圖可讀出S1=mm,53=。由此求得加速度的

2

大小a=m/so

(iii)圖3為所得實驗圖線的示意圖。設圖中直線的斜率為晨在縱軸上的截距為從若牛頓定律成立，

則小車受到的拉力為，小車的質(zhì)量為0

【解析與答案](1)間距相等的點；線性(2)(i)遠小于小車和小車中祛碼的質(zhì)量之和(ii)

邑一$1$3—S]

'—2(5A/)2—50(A/)2$尸36.6-12.5=24.1mmS3=120-72.7=47.3mm

工加+理，所以L-機圖象的斜率為工,

(iii)設小車的質(zhì)量為加'，則有尸=(加+加')4,變形得一

aFFaF

||加

所以作用力尸=上，上一根圖象的截距為”=〃，所以h

kaFk

5.（2022屆黑龍江省齊齊哈爾市第十六中學高三（上）期中物理試題）14.某同學探究鉤碼加速度與合外

力的關系，其實驗裝置如圖所示，一端帶有定滑輪的長木板固定在桌面上，用輕繩繞過定滑輪及光滑的動

滑輪將滑塊與彈簧測力計相連.實驗中保持鉤碼的質(zhì)量不變，在滑塊上增加祛碼進行多次測量，每一次滑

塊均從同一位置P由靜止釋放，在鉤碼帶動下滑塊向右運動，此過程中，記錄彈簧測力計的示數(shù)F和光電

門的遮光時間t,用彈簧測力計測得鉤碼受到的重力為G,用刻度尺測得P與光電門間的距離為s,用螺旋

測微器測得滑塊上窄片的寬度為d.

（1）實驗中（選填”需要”或"不需要”）平衡滑塊受到的滑動摩擦力;

（2）鉤碼的加速度大小a=（用含有d、t、s的表達式表示）.

（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的下列圖像中最符合本實驗實際情況的是一.

【答案】①.（1）不需要；②.（2）￡：③.（3）A

4s產(chǎn)

【解析】

（1）根據(jù)實驗原理可知，力通過彈簧秤測出，因此滑塊是否需要平衡摩擦力，對其沒有影響，因此實驗

中不需要平衡滑塊受到的滑動摩擦力；

j，2

（2）在勻變速直線運動中，根據(jù)速度與位移關系，則有:丫2=22$；而丫=一,因此滑塊的加速度大小4=當

t11st2

那么鉤碼的加速度大小a=且T.

4s產(chǎn)

,2

（3）山題意可知,鉤碼的加速度a與彈簧測力計的示數(shù)F的關系:G-2F=ma,且鉤碼的加速度大小a=

4st2

那么則有：4=-^-（G-2F）,故A正確，BCD錯誤；

tmd~

6.（2022屆安徽省亳州市第五完全中學高三（上）期中物理試題）14.為了探究“加速度與力、質(zhì)量的關系”,

現(xiàn)提供如左下圖所示實驗裝置.請思考探究思路并回答下列問題：

（D為了消除小車與水平木板之間摩擦力影響應采取的做法是（）

A.將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動

B.將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運動

C.將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動

D.將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運動

（2）某學生在平衡摩擦力時，使得長木板傾角偏大.他所得到的a-尸關系是上圖中的哪根圖線？圖中“是

小車的加速度，尸是細線作用于小車的拉力.答:；

（3）消除小車與水平木板之間摩擦力的影響后，要用鉤碼總重力代替小車所受的拉力，此時鉤碼質(zhì)量m

與小車總質(zhì)量M之間應滿足的關系為；

（4）圖為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz.根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為

m/s2.（結果保留二位有效數(shù)字）

ABCDE

?????????

6.196.707.217.72單位：cm

【答案】①.c②.C③.m?M④.3.2

【解析】

【詳解】(1將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動，以使小車的重

力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力.故選C.

(2)把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，會導致重力沿斜面向下的分力偏大，摩擦力偏小，而且重力

沿斜面向下的分力大于摩擦力，這樣在沒有繩子的拉力作用下，小車就會產(chǎn)生加速度.

故選C.

(3)根據(jù)牛頓第二定律得：

對“1：

mg-F扭=加。

對M：

F技=Ma

解得：

_Mmg_mg

拉-

M+m1+

當機時，即當鉤碼的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于鉤碼的總重力.

(4)從圖中可以發(fā)現(xiàn)：相鄰的計數(shù)點時間間隔為0.04s,利用勻變速直線運動的推論則有:

0.0670-0.0619”一

a=------------z------=3.2m/s

0.042

【點睛】實驗問題需要結合物理規(guī)律去解決.實驗中的第2題考查的是力學問題，把長木板的一端墊得過

高，使得傾角偏大，會導致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力減小等現(xiàn)象，這些我們都要從學過的力學

知識中解決.紙帶的處理是運用勻變速直線運動的兩個推論去完成的.

7.(2022屆福建省福州市八縣(市、區(qū))一中高三(上)期中聯(lián)考物理試題)12.如圖，小明同學利用拉

力傳感器和速度傳感器探究加速度與物體受力的關系，在長木板上相距為L的A、B兩點各安裝一個速度

傳感器，分別記錄小車到達A、B時的速率，主要實驗步驟如下

①調(diào)整長木板的傾斜角度，平衡小車受到的摩擦力

②釋放小車，讓小車依次經(jīng)過A、8速度傳感器，記錄速度以、照和拉力傳感器的數(shù)值尸;

③增加鉤碼數(shù)量，重復步驟②、③，得到多組數(shù)據(jù)

④利用以上各組數(shù)據(jù)計算出小車加速度并作出。一尸圖象

速度傳感器速度膂器拉力傳感器

八%

____6A_/

%,

8

(1)本實驗有關的說法正確的是;

A.兩速度傳感器之間的距離應適當遠些

B.平衡小車受到摩擦力時要掛上鉤碼

C.改變所掛鉤碼的數(shù)量時，要使所掛鉤碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量

D.不必用天平測出小車和車上的拉力傳感器的總質(zhì)量

(2)步驟④中小車加速度折______(請用題中符號表示)；

(3)根據(jù)本實驗作出的a-F圖象最接近。

【答案】①.AD②.、一心③.A

2L

【解析】

(DA.兩速度傳感器之間的距離應適當遠些，增大可以減小誤差，故A正確；

B.平衡摩擦力時，不能將鉤碼通過細線掛在小車上，只讓小車拖著紙帶在木板上勻速運動，可以開打點

計時器，故B錯誤；

C.由于拉力時通過傳感器測得的，故不需要滿足所掛鉤碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，故C錯誤；

D.由于探究加速度與物體受力的關系，所以不必用天平測出小車和車上的拉力傳感器的總質(zhì)量，故D正

確；

故選AD；

（2）根據(jù)勻變速直線運動的位移與速度公式有

VH~VA~2aL

可以求出

（3）由于實驗用的力傳感器，是得到準確的受力，當祛碼的質(zhì)量不斷增加，拉力增大時，加速度和尸始終滿

足線性關系，由分析得A正確，BCD錯誤；

故選B。

8.（2022屆福建省龍巖第一中學高三（上）期中模塊考試物理試題）11.為了探究牛頓第二定律，某同

學設計了如下實驗方案：

A.實驗裝置如圖所示，一端系在滑塊上的輕質(zhì)細繩通過轉(zhuǎn)軸光滑的輕質(zhì)滑輪，另一端掛一質(zhì)量為的

鉤碼。用墊塊將長木板固定滑輪的一端墊起，調(diào)整長木板的傾角，直至輕推滑塊后，滑塊沿長木板向下

做勻速直線運動，不計細繩與定滑輪的摩擦。

B.保持長木板的傾角不變，取下細繩和鉤碼，連接紙帶，接通打點計時器的電源，然后讓滑塊沿長木

板滑下，打點計時器打下的紙帶如圖所示（不計紙帶與打點計時器間的阻力）。

請回答下列問題：

（1）此實驗設計（選填“需要”或“不需要”）滿足鉤碼質(zhì)量遠小于滑塊質(zhì)量；

（2）若滑塊質(zhì)量為M,長木板的傾角為0,則滑塊所受摩擦力/的表達式：戶（用加、0和

①除了圖中所給器材以及交流電源和導線外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是____________（選

填正確選項的字母）.

A.秒表B.天平（含祛碼）

C.彈簧測力計D.刻度尺

②實驗前平衡小車與木板間摩擦力做法是：把實驗器材安裝好，先不掛重物，將小車放在木板上，后面

固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器.用墊塊把木板一端墊高，接通打點計時器，讓小車以一定初速度沿

木板向下運動，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車拖動紙帶沿木板做運動.

③為使砂桶和砂的總重力在數(shù)值上近似等于小車運動時受到的拉力，需滿足的條件是砂桶及砂的總質(zhì)量

小車的總質(zhì)量.（選填“遠大于”“遠小于''或"近似等于“）

④實驗中打出的一條紙帶的一部分如圖所示.紙帶上標出了連續(xù)的3個計數(shù)點A、B、C,相鄰計數(shù)點之間

還有4個點沒有標出.打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上.則打點計時器打8點時，小車的速度

VB=m/s.多測幾個點的速度做出7圖像，就可以算出小車的加速度.

\.........:..........................?.................................；...........（

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||y

（3456789101112131415）

\cm/

⑤為研究加速度和力的關系，要保證的總質(zhì)量不變，改變砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，重復做幾次實

驗，通過實驗數(shù)據(jù)來研究加速度和力的關系.

⑥在研究加速度與質(zhì)量的關系時，要保證的砂和砂桶的質(zhì)量不變.若砂和砂桶的質(zhì)量機與小車的總質(zhì)量M

間的關系不滿足第③問中的條件，由實驗數(shù)據(jù)作出。和」一的圖線，則圖線應如圖中的_________所示

M+m

（選填正確選項的字母）.

【答案】①.BD②,勻速直線③.遠小于④.0.44（0.43—0.45）⑤.小車⑥.C

【解析】

解：①利用天平測量質(zhì)量，利用打點計時器可以計時，打出的紙帶需測量長度求加速度，所以需要天平和

宜尺，AC錯誤，BD正確。

故選BDo

②平衡摩擦力是使小車拖動紙帶在木板上做勻速直線運動。

③為「使砂桶及砂的的重力近似等于拉力，需要砂桶及砂的總質(zhì)量要遠小于小車的總質(zhì)量。

④由中間時刻的速度等于整個過程的平均速度，可得

AC(13.3-4.5卜10一2

=----=---------------------m/s=0.44m/s

82T0.2

⑤探究加速度。與外力F的關系時，需要保持小車的總質(zhì)量恒定不變。

⑥在研究加速度與質(zhì)量關系時，由于平衡了摩擦力，所以圖像過原點，且分別對小車和砂桶及砂做受

力分析，由牛頓第二定律可得

mg-F=ma

F=Ma

解得

mg=

整理解得