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1、课时作业（十五）验证牛顿运动定律 基础训练 1.某同学做“探究加速度与力的关系”的实验，实验的探究对 象是铝块（质量小于砂桶的质量），在静止释放轻绳前，装置如图甲所 Z/ZZZZ 轻绳 丄砂桶 U和砂 （1）该同学在实验操作中有两处明显错误，分别是 _ 和 _ （2）纠错后开始实验：保持铝块的质量加不变，通过在砂桶中添 加砂来改变对铝块的拉力；每次释放轻绳，由力传感器可测得拉力的 大小F,由纸带上打出的点可算出对应加速度的大小；已知重力加速度为g ?该同学根据多组实验数据画出如图乙所示的一条过坐标原点的直线，他标 注纵轴为加速度 “ ，但忘记标注横轴，你认为横轴代 表的物理量是_ （用所给的字
2、母表示）. （3）若把力传感器装在右侧轻绳上，则实验的误差会更 _ （填“大”或“小”）. 答案：见解析解析：（1）该同学在实验操作中有两处明显错误, 纸带 （4）本装置还可用来做的实验 . （只填一个） 4 O 分别是 : 打点计时器错接在直流电源上；要进行打点的纸带留得太短. (2)铝块受重力加g和拉力F,所以铝块的合力F合=F-mg,所 以横轴代 表的物理量是Fmg ? (3)由于滑轮的摩擦，若把力传感器装在右侧轻绳上，则实验的误差会 更大. (4)本装置还可用来做探究动能定理( 或验证机械能守恒定律或探究加 速度与质量的关系 ) 的实验 . 2?某课外活动小组设计了如图甲所示的实验来测
3、量小物块与斜 面间的动摩擦因数 . 如图甲所示，位移传感器与电脑相连后固定于倾角为30。 的斜面底端， 已知位移传感器可以测量小物块与传感器的间距X并通过数据 线输入电脑， 现用小锤打击置于斜面顶端的小物块, 使之沿斜面下滑， 以兀为 纵轴，以时间 ( 为横轴，得到如图乙所示的 x-t图象. 小物块的加速度大小为_ (2)为了计算得到小物块与斜面间的动摩擦因数，是否需要测量 (3)理论上，乙图的O中应填入的数据为_ 答案：(1)2.5 m/s 2 (2) 不需要 * (3)20 小物块的质量( 填“需要”或“不需要” )，小物块与斜面间 的动摩擦因数为(已知重力加速度取g=10 m/s 2).
4、 解析：由图象可知，连续相等时间位移差为定值，均为10 cm, 由 Ax=aT 2,解得 a=2.5 m/s 2; （2） 由图象可知，小物块做减速运动，由牛顿 第二定律“加geos 一加gsin 0=ma,化简得：d=“gcos 0 gsin 09故不需要 测量质量，代入数据解得：“=专；（3）由图象可知，初 A v2 速度e= =2 m/s,小物块减速过程的位移兀=茲=0?8 m,故小物 块与传感器间距不变时间距大小为100cm-80cm=20cm?故纵轴应填入的 数据是20. 3. （2018-云南十一校调研）如图甲所示，力传感器A与计算机相连 接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固
5、定在水平桌面上, 测力端通过 轻质细绳与一滑块相连，调节传感器高度使细绳水平，滑块放在较长的小车 上，滑块的质量m=1.5 kg,小车的质量为M=1.65 kg.根轻质细绳跨过光滑的 轻质滑轮，其一端连接小车，另一端系一只空砂桶，调节滑轮使桌面上部细 绳水平，整个装置处于静止状态. 现打开传感器，同时缓慢向砂桶里倒入砂， 当小车刚好开 ?始运动时，立即停止倒砂. 若力传感器采集的图象如图乙所 示，重力 加速度取g =10m/s2,贝（J： （1）滑块与小车间的动摩擦因数“= ；若忽略小车与水平 桌面间的摩擦，小车稳定运动时加速度大小 甲 (2)若实验中传感器测力端与滑块间的细绳不水平，左端略低
6、一 “偏小” ). 答案：(1)0.2 0.25偏大 解析：(1)根据题图乙所示的图象可知，滑块所受的滑动摩擦力 为 幵=3?0 N,滑块与小车之间的正压力FN = mg= 1.5X10 N = 15 N.由幵 =“尽，解得“=0?2?根据题图乙可知小车所受拉力等于砂桶和砂的重力m f g=3?5 N,砂桶和砂的质量加 =0.35 kg?若忽略小车与水平桌面间的摩 擦，对小车和砂桶、砂整体，由牛顿第二定律得m r g Ff=(m r +M)a,解得小 车稳定运动时加速度大小a = 0.25 m/s 2.(2)若实验中传感器测力端与滑块间 的细绳不水平，左端略低一 些，滑块与小车之间的正压力FN
7、大于重力mg,由此而引起的动摩擦因数 “的测量结果偏大 . 4.(2018?湖北荆门一模) 某研究学习小组用如图甲所示的装置探 究加速度与合力的关系. 装置中的铝箱下端连接纸带，砂桶中可放置砂子以 改变铝箱所受的外力大小，铝箱向上运动的加速度a可由打点 计时器和纸带 测出. 现保持铝箱总质量加不变，逐渐增大砂桶和砂 的总质量进行多次实验，得到多组a、F值(F为力传感器的示数，等 些，由此而引起的动摩擦因数“的测量结果_ ( 填“偏大”或 于悬挂滑轮绳子的拉力)，不计滑轮的重力 . 1=1 某同学根据实验数据画出了如图乙所示的关系图象，则 由该图象可得铝箱总质量加= _ kg,重力加速度g= _
8、 m/s“结果保留两位有效数字). (2)当砂桶和砂的总质量较大导致4较大时，图线 _ (填选 项前的字一母 ). A.偏向纵轴B.偏向横轴 力传感器 轻质滑轮 铁 架 台 砂桶 和砂 甲 打点计 时器 纸 带 11 C?斜率逐渐减小D.斜率不变 答案：(1)0.25 9.8 (2)D 解析：(1)对铝箱分析，有FTmg=ma f 对滑轮有F=2F “ 9 S 可知图线的斜率比 =乔=器kg 1,解得 m=0.25 kg,纵轴截距g=9.8 m/s 2,解得 g=9?8 m/s2. (2)图线的斜率比 =注保持不变，为定值，可知当砂桶和砂的总 联立可得a= 质量较大时，图线的斜率不变，故选D?
9、 能力提升? 5. （2018-甘肃酒泉一模）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，实验装置如图甲所示，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 H乙开始实验时，在托盘中放入适 量祛码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点. 打占 计时器滑块 U B C D E F 3 s=0?06 s代入可 得a=1.3 m/s 2. 2 (3)由题图结合牛顿第二定律，有2F=Ma,得a=F 2 2 则图象斜率k=，得小车的质量M=a故A. B
10、、C错，D对. 7. (2018-湖南长沙模拟 ) 甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的 实验. 已知重力加速度为g? 一 J 甲 (1)甲同学所设计的实验装置如图甲所示. 其中A为一质量为M 接的一轻质弹簧测力计. 实验时用力将A从的下方抽出，通过C 的读数尺即可测出动摩擦因数. 则该设计能测出 B”或“A与地面” )之间的动摩擦因数，其表达式为 (2)乙同学的设计如图乙所示. 他在一端带有定滑轮的长木板上 固定有A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的 物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示 挂钩处所受的拉力 . 实验时，多次改变砂桶中砂的质量,
11、 的长直木板，B为木板上放置的质量为加的物块，C为物块右端连 每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F 及对应的物 ?块在两光电门之间的运动时间/? 在坐标系中作出尽占的图线 如图丙所示，图线的斜率为k,与纵轴的截距为b,与横 轴的截距为c?因乙 同学不能测出小车质量，故该同学还应该测出的物 理量为 _ ?根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间 的动摩擦因数表达式为_ 解析：(1)当A达到稳定状态时处于静止状态，弹簧测力计的 读数F与所受的滑动摩擦力Ff大小相等，B对木板A的压力大小 等于B的重力mg 9由 F 光电门B 光电门 / 早 早 遮光片 亡二物块 F/N 答案：A与B金(2)光电门A、B之间的距离兀晋 2x 则 ： +“/wg 氐与摩擦力是否存在无关，小车与长木板间的动摩擦因数: “=盘 2xb