1、1实验四 验证牛顿运动定律1某同学用如图甲所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示，图中标出了五个连续点之间的距离(1)物块下滑时的加速度 a_ m/s 2，打 C 点时物块的速度 v_ m/s.(2)已知重力加速度大小为 g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是_(选填正确答案标号)A物块的质量 B斜面的高度C斜面的倾角解析：(1)物块沿斜面下滑做匀加速运动，根据纸带可得连续两段距离之差为 0.13 cm，由 a ，得 a m/s23.25 m/s2，其中 C 点速度 v xT2 0.1310 2（
2、 0.02） 2 xBDtBDm/s1.79 m/s.（ 3.65 3.52） 10 220.02(2)对物块进行受力分析如图，则物块所受合外力为 F 合 mgsin mg cos ，即a gsin g cos ，得 ，所以还需测量的物理量是斜面的倾角 .gsin agcos 答案：(1)3.25 1.79 (2)C2(2019石家庄模拟)某同学用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律：2(1)通过实验得到如图乙所示的 a F 图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角_(选填“偏大”或“偏小”)(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力_砝码和盘的总重
3、力(填“大于” “小于”或“等于”)，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M 与砝码和盘的总质量 m 满足_的条件(3)该同学得到如图丙所示的纸带已知打点计时器电源频率为 50 Hz.A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 是纸带上 7 个连续的点 x xDG xAD_ cm.由此可算出小车的加速度 a_ m/s 2(结果保留两位有效数字)解析：(1)根据所给的 a F 图象可知，当 F0 时，小车已经有了加速度 a0，所以肯定是在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的夹角偏大造成的(2)根据牛顿第二定律，对小车 F Ma，对砝码和盘 mg F ma，解得 F mg，只MmgM m有当 Mm 时，小车
4、受到的拉力才近似等于 mg，从而减小误差(3)由题图丙可读出 xAD2.10 cm， xDG3.90 cm，所以 x xDG xAD1.80 cm，根据 x a t2，解得 a5.0 m/s 2.答案：(1)偏大 (2)小于 Mm (3)1.80 5.03.在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采用如图所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用 M 表示，盘及盘中的砝码质量用 m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带上由打点计时器打出的点计算出：(1)当 M 与 m 的大小关系满足_时，才可以认为细线对小车的拉力大小等于盘3和盘中砝码的重力(2)一组同学在保持盘及盘中的砝码质量一定的情况
5、下，探究加速度与小车质量的关系，以下做法正确的是_A平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细线绕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，再接通打点计时器电源D小车运动的加速度可用天平测出 m 和 M，直接用公式 a 求出 mgM(3)在保持小车及车中的砝码质量 M 一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，两位同学得到的 a F 关系分别如图中甲、乙所示( a 是小车的加速度， F 是细线作用于小车的拉力)其原因分别是：甲图：_；乙图：_.解析：(1)对盘及盘中砝码： mg F ma；对小车： F Ma，联立可得： a ， Fmgm
6、 Mmg，只有当 mM 时，才可认为 F mg.MM m(2)平衡摩擦力时，先去掉盘、盘中砝码和细线，只让小车在重力沿斜面方向的分力作用下向左运动，当小车能匀速运动时，重力沿斜面方向的分力和摩擦力平衡，A 不正确；调好后，当再次改变小车质量时，无需再平衡摩擦力，B 正确；实验时，要先接通打点计时器的电源，使打点计时器正常工作，再释放小车，C 不正确；小车的加速度是通过处理纸带确定的，D 不正确(3)由甲图可看出 F0 时， a0，说明木板的倾角过大，重力沿斜面方向的分力大于摩擦力由乙图可看出，只有当 F 达到一定值时，才会有加速度，说明平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力4答案：(1) mM (2)B
7、 (3)木板的倾角过大 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足4(2018高考全国卷)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小某次实验所得数据在表中给出，其中 f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出砝码的质量 m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25滑动摩擦力 f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93回答下列问题：(1)f4_N；(2)在图(c)的坐
8、标纸上补齐未画出的数据点并绘出 f m 图线；(3)f 与 m、木块质量 M、木板与木块之间的动摩擦因数 及重力加速度大小 g 之间的关系式为 f_， f m 图线(直线)的斜率的表达式为 k_；(4)取 g9.80 m/s 2，由绘出的 f m 图线求得 _(保留两位有效数字)解析：(1)对弹簧秤进行读数得 2.75 N.(2)在图象上添加(0.05 kg，2.15 N)、(0.20 kg，2.75 N)这两个点，画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，如答案图所示(3)由实验原理可得 f (M m)g， f m 图线的斜率为 k g .(4)根据图象求出 k3.9 N/kg，代入数据得 0.40.答案：(1)2.75 (2)如图所示 (3) (M m)g g (4)0.405
