2025高考物理專項復習十九　實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系含答案

2025高考物理專項復習十九實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系含答案十九實驗:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(40分鐘50分)1.(6分)(2024·石家莊高一檢測)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中,當作用力一定時(懸掛的重物或者沙桶重力不變),探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,下列做法正確的是 ()A.平衡摩擦力時,應將裝沙的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上B.每次改變小車的質(zhì)量時,不需要重新平衡摩擦力C.實驗時,先放開小車,再接通打點計時器電源D.求小車運動的加速度時,可用天平測出裝沙小桶和沙的質(zhì)量m以及小車質(zhì)量M,然后直接用公式a=mMg【解析】選B。平衡摩擦力時,不能有牽引力,應將繩從小車上拿去,輕輕推動小車,使小車沿木板運動,通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動,故A錯誤;每次改變小車的質(zhì)量時,小車的重力沿斜面方向的分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力,故B正確;實驗時,如果先放開小車,再接通打點計時器電源,由于小車運動較快,可能會使打出來的點很少,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,所以應該先接通打點計時器電源,待打點穩(wěn)定后再放開小車,故C錯誤;小車運動的加速度是利用打點計時器打出的紙帶測量得到的,并且本實驗的目的是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”,不能直接用a=mMg求加速度,故D【補償訓練】(2024·德州高一檢測)為了探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系,一同學設計了如圖所示的實驗裝置,其中M為小車的質(zhì)量,m為鉤碼的質(zhì)量,為了保證力傳感器的讀數(shù)為小車所受的合外力,關(guān)于實驗操作需要進行的是 ()A.在未掛鉤碼時,將木板的右端墊高以平衡摩擦力B.在懸掛鉤碼后,將木板的右端墊高以平衡摩擦力C.所掛鉤碼的質(zhì)量盡量大一些D.所掛鉤碼的質(zhì)量盡量小一些【解析】選A。為了保證力傳感器的讀數(shù)為小車所受到的合外力,在未掛鉤碼時,需要將木板的右端墊高以平衡摩擦力,懸掛后,不需要再次平衡摩擦力,故A正確,B錯誤;平衡摩擦力后,由于力傳感器能直接讀出小車所受合外力的大小,則對于所掛鉤碼的質(zhì)量沒有要求,故C、D錯誤。2.(6分)(多選)如圖是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗方案之一,通過位移的測量來代替加速度的測量,即a1a2=x1x2A.實驗前必須先平衡摩擦力B.必須保證兩小車的運動時間相等C.兩小車都必須從靜止開始做勻加速直線運動D.小車所受的水平拉力大小可以認為是砝碼(包括小盤)的重力大小【解析】選B、C。對于初速度為零的勻加速直線運動,根據(jù)位移時間關(guān)系x=12at2,整理可得a=2xt2,當兩個初速度為零的勻變速直線運動的物體的運動時間t相同時,a1a2=3.(6分)(多選)一小組的同學用如圖所示裝置做“探究物體質(zhì)量一定時,加速度與力的關(guān)系”的實驗。下列操作正確的有 ()A.平衡摩擦力時,用細線一端掛空砝碼盤,另一端與小車相連,將木板適當傾斜,使小車在木板上近似做勻速直線運動B.小車的釋放位置要盡量靠近打點計時器,細線要盡量平行于木板C.實驗時,每改變一次小車的質(zhì)量,都需要改變木板的傾斜角度D.作圖時,兩坐標軸標度比例要適當,坐標點不要過密,擬合出的圖像盡量分布在坐標紙對角線區(qū)域【解析】選B、D。實驗是利用小車自身重力的分力來平衡摩擦力,砝碼盤如果用細線系在小車上,將無法判斷小車所受阻力與小車重力的分力是否平衡,故A錯誤;釋放位置靠近打點計時器,可以充分利用紙帶長度,細線平行于木板以保證拉力沿小車的運動方向,故B正確;平衡摩擦力后,利用力的合成和分解知識可知,改變小車的質(zhì)量后,小車自身重力的分力仍然能平衡摩擦力,所以不用再次平衡摩擦力,故C錯誤;作圖時,坐標比例要合理,圖線不能太陡也不能太緩,故D正確。4.(8分)在利用如圖所示裝置探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中,為了使小車受到的合外力可以看作等于小桶和砂的總重量,采用了兩個措施:①平衡摩擦力:將長木板無滑輪的一端下面墊一木塊,反復移動木塊位置,直到小車和紙帶在小桶帶動下做勻速直線運動。②調(diào)整砂的多少,使砂及桶的總質(zhì)量m遠小于車及砝碼的總質(zhì)量M,實際操作中取m≤M5(1)以上措施中的重大錯誤是:_____________________________。

(2)改正了上述錯誤,重做此實驗,保證M不變,反復改變砂的質(zhì)量,并測得一系列數(shù)據(jù),結(jié)果發(fā)現(xiàn)小車受的合外力與加速度的比值略大于小車質(zhì)量M,經(jīng)檢驗,滑輪非常光滑,打點計時器正常工作,那么出現(xiàn)這種情況的主要原因是:___________。

【解析】(1)平衡摩擦力時,小車不能連接小桶。(2)系統(tǒng)誤差,實際拉力T<mg,從而mga>M答案:見解析5.(8分)圖甲為探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置示意圖,連接在小車后面的紙帶穿過電火花打點計時器,將小車和掛在豎直面內(nèi)的拉力傳感器用一條柔軟的輕繩通過光滑的定滑輪和輕質(zhì)動滑輪連接起來。拉力傳感器是一種將物理信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置,用于檢測小車受到的拉力大小。(1)在安裝器材時,要調(diào)整定滑輪的高度,使拴小車的輕繩與木板平行,這樣做的目的是________(填字母代號)。

A.防止打點計時器在紙帶上打出的點跡不清晰B.保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)做勻速直線運動C.平衡摩擦力后使輕繩的拉力等于小車受到的合力(2)實驗中________(選填“需要”或“不需要”)滿足所掛鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。

(3)第一實驗小組在實驗中得到一條紙帶的一部分如圖乙所示,用毫米刻度尺測量并在紙帶上標出了部分段的長度,相鄰兩計數(shù)點間的距離如圖乙所示,相鄰兩計數(shù)點間還有4個計時點未標出,已知打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算出加速度的大小為________m/s2。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(4)第二實驗小組根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的a-F圖像,該小組同學做實驗時存在的問題是__________________________。

【解析】(1)實驗中調(diào)節(jié)定滑輪高度,使連接小車的輕繩與木板平行,可在平衡摩擦力后使輕繩的拉力等于小車所受的合力,如果不平行,輕繩的拉力在垂直于木板的方向上就有分力,改變了摩擦力,就不能使輕繩的拉力等于小車所受的合力,故C正確,A、B錯誤。(2)由于本實驗中的力傳感器可以讀出輕繩的拉力,所以不需要滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量。(3)因紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.10s,設s1=8.30cm、s2=10.50cm、s3=12.70cm、s4=14.90cm,由a=(s4+s3)-(s1(4)圖像在F軸上的截距不為零,說明力傳感器顯示有拉力時,小車仍然靜止,這是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠造成的。答案:(1)C(2)不需要(3)2.2(4)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠6.(8分)(2024·合肥高一檢測)為了探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系,一同學設計了如圖甲所示的實驗裝置。其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量,m為沙和沙桶的總質(zhì)量,滑輪質(zhì)量不計。該同學在實驗中得到如圖乙所示的一條紙帶(相鄰兩計數(shù)點間還有4個點沒有畫出),已知打點計時器采用的是頻率為50Hz的交流電。(1)根據(jù)該同學設計的實驗裝置可知,本次實驗________(選填“需要”或“不需要”)m遠小于M。

(2)根據(jù)紙帶可求出小車的加速度a=______m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

(3)如果實驗時實際交流電的頻率是49Hz,而做實驗的同學并不知道,那么加速度的測量值與實際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

【解析】(1)若實驗中無法直接測得繩的拉力,則需要m遠小于M。該同學設計的實驗裝置可通過彈簧測力計示數(shù)的2倍表示小車受到的拉力,因此不需要m遠小于M。(2)由于相鄰兩計數(shù)點間還有4個點未畫出,故相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s,故小車的加速度a=(10.81+12.70+15.10)-(5.00+7.10+9.10)9×0.12×10-2m/s2(3)若實驗時實際交流電的頻率是49Hz,即頻率偏小,則相鄰兩計數(shù)點之間的實際時間間隔偏大,故根據(jù)Δx=aT2,用頻率50Hz的數(shù)據(jù)求得的加速度測量值將偏大,即測量值與實際值相比偏大。答案:(1)不需要(2)1.93(3)偏大7.(8分)(2024·沈陽高一檢測)為了探究“物體質(zhì)量一定時,加速度與合力的關(guān)系”,某同學設計了如圖甲所示的實驗裝置。(1)實驗的主要步驟如下:①將帶滑輪的長木板右端墊高,以平衡摩擦力;②打開力傳感器,接通打點計時器電源;③釋放小車,打出一條紙帶,計算出加速度a,并記錄小車加速時力傳感器示數(shù)F;④多次改變______________________(選填“砂和砂桶”或“小車”)的質(zhì)量,重復上述步驟②③;

⑤利用多組數(shù)據(jù),作出a-F圖像。(2)實驗中得到一條紙帶如圖乙所示,兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出,已知打點計時器采用的交流電頻率為50Hz?？汕蟪?打點計時器打點3時的小車速度為________m/s,小車的加速度為______m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(3)實驗獲得的a-F圖像如圖丙所示,則________。

A.理論上小車質(zhì)量越大,直線斜率也越大B.該直線不過原點可能是因為長木板傾角過大C.該直線不過原點可能是因為不滿足小車的質(zhì)量遠大于砂和砂桶的質(zhì)量D.隨著實驗中砂和砂桶的質(zhì)量增大,圖線可能會出現(xiàn)彎曲【解析】(1)④該實驗是控制小車質(zhì)量不變,研究加速度和力的關(guān)系,故應多次改變砂和砂桶的質(zhì)量重復實驗;(2)相鄰計數(shù)點間的時間間隔為:t=5f=550s=0.1s,勻變速直線運動中間時刻速度等于該段的平均速度,則打點3時的小車速度為:v3=x23+x0.24m/s;根據(jù)逐差法可得小車的加速度為:a=x342.60+3.00+3.40-1.40-1.80-2.209×0.12×10-2m/s2(3)理論上小車質(zhì)量越大,直線斜率越小,故A錯誤;由圖像可知當拉力為零時,小車的加速度為正值,說明可能是過度平衡摩擦力或木板傾角過大,故B正確,C錯誤;小車受到的拉力是通過力傳感器測量,不需要砂和砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量,所以隨著實驗中砂和砂桶的質(zhì)量增大,圖線不會出現(xiàn)彎曲,故D錯誤。答案:(1)④砂和砂桶(2)0.240.40(3)B十二滑動摩擦力(40分鐘100分)【基礎(chǔ)全面練】1.(6分)(2023·江蘇學業(yè)考試)玻璃杯放在桌面上,杯底壓著一張紙條,手扶著杯子把紙條抽出。杯底 ()A.不受摩擦力B.受到靜摩擦力C.受到與抽出方向相反的滑動摩擦力D.受到與抽出方向相同的滑動摩擦力【解析】選D。玻璃杯杯底受到的滑動摩擦力方向與杯子相對紙條運動方向相反,即與紙條相對杯子的運動方向相同,因此杯底受到與抽出方向相同的滑動摩擦力。故選D。2.(6分)下列說法不正確的是 ()A.要產(chǎn)生摩擦力,兩物體必須相互擠壓,且有相對運動趨勢或發(fā)生相對運動B.只要物體相互接觸且發(fā)生相對運動或有相對運動趨勢,就有摩擦力產(chǎn)生C.有彈力不一定有摩擦力,有摩擦力一定有彈力D.彈力的方向一定和摩擦力方向垂直【解析】選B。要產(chǎn)生摩擦力,需要滿足兩物體相互擠壓,有相對運動趨勢或發(fā)生相對運動,還需要接觸面粗糙三個條件,所以要產(chǎn)生摩擦力,兩物體必須相互擠壓,且有相對運動趨勢或發(fā)生相對運動,A正確;由A知,B選項少了兩物體相互擠壓和接觸面粗糙兩個條件,B錯誤;由A知,有彈力可能沒有相對運動趨勢或沒有發(fā)生相對運動或者接觸面不粗糙,都可能沒有摩擦力,但有摩擦力,兩物體間一定會相互擠壓,即有彈力,C正確;彈力的方向垂直于接觸面,而摩擦力的方向沿接觸面,故彈力的方向一定和摩擦力方向垂直,D正確。故選B。3.(6分)(2024·北京西城區(qū)高一檢測)關(guān)于滑動摩擦力,下列說法正確的是 ()A.物體靜止時不可能受到滑動摩擦力B.滑動摩擦力大小與物體重力成正比C.兩物體間有相對運動,一定產(chǎn)生滑動摩擦力D.滑動摩擦力方向一定與接觸面相切【解析】選D。物體靜止時,接觸、擠壓并相對其他物體運動時,會受到滑動摩擦力,故A錯誤;滑動摩擦力大小與壓力成正比,故B錯誤;若沒有彈力,不會產(chǎn)生滑動摩擦力,故C錯誤;滑動摩擦力的方向與接觸面相切,與相對運動方向相反,故D正確。4.(6分)綠色出行,低碳生活!自行車是人類的一項偉大發(fā)明。兩百多年來,經(jīng)過技術(shù)人員的不斷改進,現(xiàn)代的自行車騎起來已十分方便。如圖所示的自行車上需要減小摩擦力的部位是 ()A.軸承B.車閘C.輪胎D.腳蹬【解析】選A。軸承是用滾動代替滑動來減小摩擦力,故A符合題意;車閘是在壓力一定時,通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力,故B不合題意;輪胎上有花紋,是在壓力一定時,通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力,故C不合題意;腳蹬上有花紋,是在壓力一定時,通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力,故D不合題意。故選A。5.(6分)(體育運動)(多選)冰壺比賽的冰道表面覆蓋著特制的微小顆粒。如圖所示,比賽時運動員常在冰壺滑行的前方用毛刷快速擦刷冰面,使冰壺滑得更遠。設冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)為μ,受到的滑動摩擦力為f,則冰道被擦刷后 ()A.μ和f都增大 B.μ和f都減小C.冰壺加速運動 D.冰壺減速運動【解析】選B、D。用毛刷刷冰,使冰壺和冰面之間形成一層水膜,由于水膜的出現(xiàn)使冰壺與冰面分開,使冰壺滑得更遠,說明冰道被擦刷后減小了動摩擦因數(shù),進而減小了冰壺與冰面之間的摩擦力,故A錯誤,B正確;由于冰壺水平方向受到摩擦力的作用,則冰壺做減速運動,故C錯誤,D正確。6.(6分)如圖所示為一質(zhì)量為m的磚塊,它的長、寬、高分別為25cm、15cm、8cm,則當它平放、側(cè)放和豎放時,運動的磚塊所受到的摩擦力大小關(guān)系為 ()A.Ff1>Ff2>Ff3 B.Ff1=Ff2=Ff3C.Ff1<Ff2<Ff3 D.無法比較【解析】選B?；瑒幽Σ亮Φ拇笮f=μFN,只與兩接觸面的材料和正壓力大小有關(guān),與接觸面積大小無關(guān),則三種情況下滑動摩擦力大小相等,故選B?！狙a償訓練】一根質(zhì)量為m、長為L的均勻長方體木條放在水平桌面上,木條與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ?，F(xiàn)用水平力F推木條,當木條經(jīng)過如圖所示位置時,桌面對它的摩擦力為 ()A.μmgB.23C.13μmg 【解析】選A。此時木條相對桌面在滑動,且對桌面的壓力大小等于重力大小,所以摩擦力F=μFN=μmg,故選A。7.(6分)(2024·臺州高一檢測)某同學課桌上整齊豎直擺放著一堆書,中間夾了一本物理課本,物理課本的質(zhì)量為0.4kg,物理課本兩側(cè)相鄰的其他書對物理課本的壓力大小為10N,其他書與物理課本之間的動摩擦因數(shù)均為0.3,重力加速度g取10m/s2。為了將物理課本豎直向上抽出來,該同學提供的拉力至少大于 ()A.4NB.7NC.9ND.10N【解析】選D。物理課本與書的兩個接觸面都有滑動摩擦力,則有f=μFN=0.3×10N=3N;為了將物理課本豎直向上抽出,該同學提供的拉力F=2f+mg=(2×3+0.4×10)N=10N,故選D?！揪C合應用練】8.(6分)(多選)如圖所示,在桌面上放置一張紙片和一瓶礦泉水,礦泉水瓶靜止在紙面上,如果突然迅速水平向右拉動紙的一邊,將紙片拉出,而礦泉水瓶相對紙片滑動。在抽紙片過程中 ()A.拉動紙片越快,礦泉水瓶受到的摩擦力保持不變B.拉動紙片越快,礦泉水瓶受到的摩擦力越大C.紙片對礦泉水瓶摩擦力的方向向右D.紙片對礦泉水瓶摩擦力的方向向左【解析】選A、C。無論拉動的速度快慢,礦泉水瓶與紙片之間均為滑動摩擦力,大小均為μFN,礦泉水瓶重力不變,正壓力不變,則摩擦力大小不變,故A正確,B錯誤;礦泉水瓶相對紙片向左運動,則紙片對礦泉水瓶摩擦力的方向向右,故C正確,D錯誤。故選A、C。9.(6分)如圖所示,在“探究滑動摩擦力大小”的實驗過程中,用拉力將木板從木塊下抽出,彈簧測力計的示數(shù)穩(wěn)定時為3.00N,已知木塊的重力為8.00N,則木塊與木板間的滑動摩擦力大小為 ()A.3.00N B.5.00NC.8.00N D.11.00N【解題指南】解答本題應注意以下三點:(1)受力分析后結(jié)合物體運動狀態(tài),確定是否是滑動摩擦力。(2)結(jié)合題意確定采用公式法還是平衡法求解滑動摩擦力。(3)列出方程進行求解。【解析】選A。對木塊受力分析,它受力平衡,則所受的拉力等于木板對木塊的滑動摩擦力,則木塊與木板間的滑動摩擦力大小為3.00N,故選A。10.(6分)如圖所示,打印機進紙槽里疊放有一疊白紙,進紙時滾輪以豎直向下的力F壓在第一張白紙上,并沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,滾輪與第一張紙不打滑,但第一張紙與第二張紙間發(fā)生相對滑動。設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等。滾輪與白紙之間的動摩擦因數(shù)為μ1,白紙之間、白紙與進紙槽底座之間的動摩擦因數(shù)均為μ2,每張白紙的質(zhì)量為m,不考慮靜電力的影響,重力加速度為g,則下列說法正確的是 ()A.滾輪對第一張白紙的摩擦力方向水平向左B.第二、三張白紙間的摩擦力大小為μ2(F+2mg)C.第三、四張白紙間的摩擦力大小為μ2(F+mg)D.越靠近底座,白紙間的摩擦力越大【解析】選C。由于滾輪轉(zhuǎn)動,第一張紙有相對滾輪向左的運動趨勢,因此受到滾輪的摩擦力水平向右,故A錯誤;由于第一張紙勻速運動,它與第二張紙間的摩擦力為滑動摩擦力,f1=μ2(F+mg),由于第二張紙靜止,它與第三張紙間的摩擦力為靜摩擦力,根據(jù)平衡條件可知f2=μ2(F+mg)由于以下各張紙均處于靜止狀態(tài),因此任意兩張紙間的摩擦力均為f=μ2(F+mg),故C正確,B、D錯誤。故選C?！究偨Y(jié)提升】(1)模型的建構(gòu)生活實際情景,需要建構(gòu)物理模型,本題就是板塊疊加模型。(2)臨界條件的尋找打印機可以正常進紙需要滿足紙張上面的摩擦力大于下面的摩擦力這一條件,臨界條件是通過逼近法得到。(3)滑動摩擦力中的壓力滑動摩擦力公式中的壓力不一定等于重力,可能比重力大,也可能比重力小,正確的理解是兩個接觸面間的正壓力?！狙a償訓練】在探究靜摩擦力及滑動摩擦力變化的規(guī)律的實驗中,設計了如圖甲所示的演示裝置,力傳感器A與計算機連接,可獲得力隨時間變化的規(guī)律。將力傳感器固定在光滑水平桌面上,測力端通過細繩與一滑塊相連(調(diào)節(jié)傳感器高度可使細繩水平),滑塊放在較長的小車上,小車的一端連接一根細繩并跨過光滑的定滑輪系一只空砂桶(調(diào)節(jié)滑輪可使桌面上部的細繩水平),整個裝置處于靜止狀態(tài)。實驗開始時打開傳感器,同時緩慢向砂桶里倒入砂子,小車運動起來,立即停止倒砂子,若力傳感器采集的圖像如圖乙所示,則結(jié)合該F-t圖像,請分析以下問題。(重力加速度g取10m/s2)(1)空砂桶的重力為2N。

(2)滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小為3.5N。

(3)若已知滑塊質(zhì)量m=1kg,則滑塊與小車間的動摩擦因數(shù)為0.3。

【解析】(1)t=0時刻,傳感器顯示拉力為2N,則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力,由二力平衡可知,其大小為2N,對車與空砂桶進行受力分析可知,空砂桶的重力也等于2N。(2)由題圖乙可知,t=5s時摩擦力達到最大值,最大靜摩擦力為3.5N。(3)由題圖乙知滑動摩擦力為3N,所以μ=FfFN=Ffmg11.(12分)在東北的冬季伐木工作中,被伐下的木料常裝在鋼制滑板上的雪橇上,馬拉著雪橇在冰道上滑行將木料運出。在水平冰道上,馬在水平方向的最大拉力為1000N,能夠長時間拉著雪橇勻速前進,馬最多能拉多重的木料還能在水平冰道上較長時間勻速前進呢?(已知雪橇及人的總重為1000N,雪橇與冰道之間的動摩擦因數(shù)為0.02)【解析】馬要能拉動雪橇,雪橇與冰道間的摩擦力最大不能超過1000N,即當馬拉著雪橇勻速運動時,根據(jù)受力平衡可得f=Fm=1000N由滑動摩擦力公式可得f=μFN=μ(G0+Gm)則有Gm=fμ-G0=10000.答案:4.9×104N12.(16分)(2024·哈爾濱高一檢測)質(zhì)量是3kg的物體放在水平地面上,用F1=6N的水平拉力拉該物體時,恰好使物體做勻速直線運動,如圖甲,已知g=10N/kg,求:(1)物體與地面之間的動摩擦因數(shù);(2)若對物體施加一豎直向下的作用力F2=30N,如圖乙,當物體在地面上滑動時,所受滑動摩擦力的大小?！窘馕觥?1)根據(jù)平衡條件,摩擦力f1=F1=6N物體對地面的壓力N=mg=30N物體與地面之間的動摩擦因數(shù)μ=f1N=0(2)若對物體施加一豎直向下的作用力F2=30N,物體對地面的壓力N1=mg+F2=60N當物體在地面上滑動時,所受滑動摩擦力f=μN1=12N答案:(1)0.2(2)12N【拓展創(chuàng)新練】13.(12分)某實驗小組用如圖甲所示的實驗裝置來測量鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)。將一鐵塊和水平木板疊放于水平桌面上,已校準的彈簧測力計一端固定,另一端通過細繩與鐵塊相連。(1)實驗時先測量鐵塊所受的重力大小G,彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示,可讀出鐵塊所受的重力大小G=3.15(3.13~3.16均可)N。

(2)通過另一根細繩拉著木板向右運動的過程中,讀出彈簧測力計的示數(shù)F。拉動木板運動時不需要(選填“需要”或“不需要”)確保木板做勻速直線運動,連接鐵塊與彈簧測力計的細繩時,需要(選填“需要”或“不需要”)確保水平。

(3)鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=FG(4)某同學在實驗過程中,先將彈簧測力計豎直懸掛后調(diào)零,測完鐵塊所受的重力后直接按第(2)問中的步驟完成實驗?？紤]到彈簧本身的重力作用,豎直懸掛時的原長比水平放置時的原長長,實驗測得的動摩擦因數(shù)偏小(選填“偏大”“偏小”或“準確”)。

【解析】(1)彈簧測力計的示數(shù)為3.15N;(2)只要木板運動,鐵塊受到的就是滑動摩擦力,就可以通過彈簧測力計的示數(shù)讀出滑動摩擦力,故不需要確保木板做勻速直線運動;為使細繩的拉力始終等于滑動摩擦力,需要確保連接鐵塊與彈簧測力計的細繩水平;(3)彈簧測力計的示數(shù)等于滑動摩擦力,故有F=μG可得μ=F(4)先將彈簧測力計豎直懸掛后調(diào)零,測鐵塊所受的重力,考慮了彈簧本身的重力作用,則重力測量準確;水平測拉力時,由于未在水平情況下調(diào)零,則彈簧測力計所測拉力偏小,根據(jù)μ=FG十八牛頓第一定律(40分鐘82分)【基礎(chǔ)全面練】1.(6分)(2024·蘇州高一檢測)物體具有的保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)稱為慣性。下列有關(guān)慣性的說法中,正確的是 ()A.乘坐汽車時系好安全帶可減小慣性B.宇宙飛船在太空中也有慣性C.運動員跑得越快慣性越大D.汽車在剎車時才有慣性【解析】選B。物體的慣性只由質(zhì)量決定,乘坐汽車時系好安全帶不可以減小慣性,選項A錯誤;慣性與物體是否運動及運動速度大小無關(guān),選項C錯誤;汽車做任何運動都具有慣性,選項D錯誤;任何物體在任何時候、任何位置都有慣性,宇宙飛船在太空中也有慣性,選項B正確。2.(6分)(2024·合肥高一檢測)某同學用16N的水平力推原來靜止的物體,使其開始運動后,改用12N的水平力可使該物體在水平面上做勻速運動,可見 ()A.物體在16N力作用時慣性較小B.在12N力作用時物體才有慣性C.力是改變物體運動狀態(tài)的原因D.力是維持物體運動狀態(tài)的原因【解析】選C。慣性是物體固有的屬性,只與物體的質(zhì)量有關(guān),與物體是否受外力以及受外力大小無關(guān),選項A、B錯誤;力是改變物體運動狀態(tài)的原因,而不是維持物體運動狀態(tài)的原因,選項C正確,D錯誤?！狙a償訓練】(2023·貴州學業(yè)考)關(guān)于慣性,下列說法中正確的是 ()A.物體的速度很大,慣性一定大B.物體的質(zhì)量非常大,慣性一定小C.加速度很大的物體,慣性一定大D.物體從地球移到月球上,慣性不變【解析】選D。慣性是物體本身的性質(zhì),慣性大小只與物體的質(zhì)量有關(guān),與物體的運動狀態(tài)以及所處的位置無關(guān),質(zhì)量越大,慣性越大。3.(6分)(2024·綿陽高一檢測)伽利略對運動的研究,不僅確立了許多用于描述運動的基本概念而且創(chuàng)立了一套對近代科學的發(fā)展極為有益的科學方法,這套科學方法包含以下幾個環(huán)節(jié),其中排序最合理的是 ()①運用數(shù)學推理 ②合理外推③對現(xiàn)象的一般觀察 ④提出猜想⑤通過實驗對推理進行驗證 ⑥推廣應用A.④②③①⑤⑥ B.③④①⑤②⑥C.③④②①⑤⑥ D.④③①②⑤⑥【解析】選B。這套科學方法包含以下幾個環(huán)節(jié):③對現(xiàn)象的一般觀察,④提出猜想,①運用數(shù)學推理,⑤通過實驗對推理進行驗證,②合理外推,⑥推廣應用。4.(6分)(2023·湖南學業(yè)考)下列關(guān)于物體慣性的說法,正確的是 ()A.質(zhì)量越大的物體,慣性越大B.速度越大的物體,慣性越大C.只有運動的物體才具有慣性,靜止的物體沒有慣性D.做豎直上拋運動的物體,向上運動時,受到向上的作用力【解析】選A。慣性是物體本身的一種性質(zhì),慣性大小只與質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量越大,慣性越大,與物體的運動狀態(tài)無關(guān),故B、C錯誤,A正確;做豎直上拋運動的物體,在空中向上運動是由于慣性,不僅沒有受到向上的作用力,還受到向下的重力的作用,故D錯誤。5.(6分)下列對牛頓第一定律的理解正確的是 ()A.地球上不存在不受力的物體,所以牛頓第一定律沒有實際意義B.不受力的物體運動狀態(tài)有可能改變C.公共汽車緊急剎車時乘客站著比坐著容易摔倒是因為站著比坐著慣性大D.慣性是指物體有保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì),與物體的運動狀態(tài)是否改變無關(guān)【解析】選D。牛頓第一定律是在實驗的基礎(chǔ)上進一步邏輯推理概括出來的科學理論,是不能直接通過實驗得出的,但能經(jīng)受住實踐的檢驗,故A錯誤;不受力的物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),運動狀態(tài)不可能改變,故B錯誤;物體慣性大小僅與質(zhì)量有關(guān),與其他因素無關(guān),故C錯誤;慣性是指物體有保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì),是物體的固有屬性,與物體的運動狀態(tài)是否改變無關(guān),故D正確。6.(6分)(2024·佛山高一檢測)科學家關(guān)于物體運動的研究對樹立正確的自然觀具有重要作用。下列說法中不符合歷史事實的是 ()A.亞里士多德認為,必須有力作用在物體上,物體的運動狀態(tài)才會改變B.伽利略通過“理想實驗”得出結(jié)論:運動物體必具有一定速度,如果它不受力,它將以這一速度永遠運動下去C.笛卡兒指出:如果運動中的物體沒有受到力的作用,它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動,既不停下來也不偏離原來的方向D.牛頓認為,物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)【解析】選A。亞里士多德認為,必須有力作用在物體上,物體才會運動,沒有力的作用,物體就要靜止下來,A錯誤;伽利略通過“理想實驗”得出結(jié)論:運動物體必具有一定速度,如果它不受力,它將以這一速度永遠運動下去,B正確;笛卡兒指出:如果運動中的物體沒有受到力的作用,它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動,既不停下來也不偏離原來的方向,C正確;牛頓認為,物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì),即慣性,D正確。7.(6分)古代打仗時經(jīng)常使用絆馬索來絆倒馬匹,用慣性如何解釋這種現(xiàn)象?【解析】快速奔跑中的馬匹,當馬腿碰到絆馬索,馬腿就被絆住從而停止運動,而馬的上半身由于慣性,仍保持原來向前運動的狀態(tài),所以馬匹將向前摔倒。答案:見解析【綜合應用練】8.(6分)如圖所示,在一輛上表面光滑的小車上,有質(zhì)量分別為m、M的兩個小球(m<M)隨車一起勻速運動,當車突然停止時,如不考慮其他阻力,小車足夠長,則兩個小球 ()A.一定相碰B.一定不相碰C.不一定相碰D.難以確定是否相碰,因為不知小球的運動方向【解析】選B。原來兩小球都隨著小車做勻速直線運動。小車上表面光滑,當小車突然停止運動后,由于慣性,兩小球都將保持原來的速度做勻速運動,故一定不會相碰,所以選項B正確。9.(6分)(2024·衢州高一檢測)如圖所示,要將卡在球筒中的羽毛球取出,可以有多種方案,方案一:一手拿著球筒的中部,另一手用力擊打羽毛球筒的上端;方案二:手持球筒,使球與球筒一起向下撞擊水平桌面,假設球筒與水平桌面碰后速度立即變?yōu)?,下列說法正確的是 ()A.方案一利用羽毛球的慣性,使其從球筒上端出來B.方案一利用球筒的慣性,使羽毛球從下端出來C.方案二利用羽毛球受到的重力,使其從下端出來D.方案二中球筒撞擊水平桌面后速度變?yōu)?,其慣性隨之消失【解題指南】兩種方案都運用了羽毛球的慣性。本題涉及兩個物體間的相對運動,方案一應用了羽毛球保持原來運動狀態(tài)靜止,而球筒運動;方案二利用了羽毛球保持原來的運動狀態(tài),而球筒靜止?！窘馕觥窟xA。方案一中用力擊打羽毛球筒的上端,球筒向下運動,利用羽毛球的慣性,使其從球筒上端出來,故A正確,B錯誤;方案二中球與球筒一起向下撞擊水平桌面,球