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备战2020年高考物理实验专题复习《验证牛顿第二定律》(解析版)

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第1页，共24页

《验证牛顿第二定律》

一、实验题

1. 图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用 表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。

完成下列实验步骤中的填空：

平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列______的点。

按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。

打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m。

按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤 。

在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距 ， ， 求出与不同m相对应的加速度a。

以砝码的质量m为横坐标

为纵坐标，在坐标纸上作

关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，

与m应成______关系 填“线性”或“非线性” 。

完成下列填空：

本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是______。

设纸带上三个相邻计数点的间距为 、 和 可用 、 和 表示为 ______。图乙为用米尺测量某一纸带上的 、 的情况，由图可求得加速度的大小 ______ 。

图丙为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为______，小车的质量为______。 第2页，共24页 2. 用图 所示的实验装置验证牛顿第二定律：

某同学通过实验得到如图 所示的 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间的倾角______ 填“偏大”或“偏小” 。

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。

某同学得到如图 所示的纸带，已知打点计时器电源频率为 A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点。 ______ 由此可算出小车的加速度 ______ 加速度a计算结果保留两位有效数字 。

3. 某实验小组做验证牛顿第二定律实验

实验小组中的小华用图所示装置做实验，图中带滑轮的长木板水平放置于桌面，拉力传感器可直接显示所受到的拉力大小．

小华做实验时，下列操作必要且正确的是_______

A.将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动

B.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数

C.改变砂和砂桶质量，打出几条纸带

D.用天平测出砂和砂桶的质量 第3页，共24页 E.为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量

实验小组中的小明如图所示的实验装置来做实验。

小明同学平衡了摩擦力后．以砂和砂桶的重力为F，在小车质量M保持不变情况下，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到

，测小车加速度a，作 的图像．下列图线正确的是_______．

图为上述实验中打下的一条纸带，A点为小车刚释放时打下的起始点，每两点间还有四个计时点未画出，打点计时器的频率为 ，则C点的速度为________ ，小车的加速度为________ 以上两空均保留一位有效数字

某同学用物体A、B分别探究了加速度随着外力的变化的关系，物体A、B由静止开始加速运动 纸带与打点计时器之间阻力及空气阻力可忽略 ，实验后进行数据处理，得到了物体A、B的加速度a与轻质弹簧秤弹力F的关系图象分别如图乙中的A、B所示。

该同学仔细分析了图中两条线不重合的原因，得出结论：两个物体的质量不等，且 ________ ；两物体与木板之间动摩擦因数 ________ 。 均填“大于”“等于”或“小于”

4. 图甲所示为某实验小组测量A、B两个箱子质量的装置图，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质定滑轮 质量和摩擦可忽略 ，F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条 质量不计 此外该实验小组还准备了砝码一套 总质量第4页，共24页 和刻度尺等，请在以下实验步骤中按要求作答：

在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门之间的高度差h．

取出质量为m的砝码放在A中，剩余砝码都放在B中，让A从位置O由静止开始下降．

记录下遮光条通过光电门的时间t，根据所测数据计算出A下落到F处的速率 ________；下落过程中的加速度大小 ________．

改变m，重复 步骤，得到多组m及a的数据，作出________ 填“ ”或“

” 图象如图乙所示 图中横、纵坐标物理量的单位均采用国际制单位 ．

由图象可得，A的质量 ________kg，B的质量 ________ 保留两位有效数字，重力加速度大小g取

5. 某同学用图 所示的实验装置验证牛顿第二定律： 通过实验得到如图 所示的 — 图像，造成图线不经过原点这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面的倾角________ 填“偏大”或“偏小” 。

该同学在平衡摩擦力后进行实验，为了便于探究和减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足____________的条件。

该同学从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条 每两点间还有4个点没有画出来 ，图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离。打点计时器的电源频率为 。

由这些已知数据计算： 结果保留3位有效数字 第5页，共24页 小车匀变速直线运动的加速度 __________ 。

与纸带上D点相对应的瞬时速度 __________ 。

6. 如图所示装置，可以进行以下实验

A.“研究匀变速直线运动”

B.“验证牛顿第二定律”

C.“研究合外力做功和物体动能变化关系

在A、B、C这三个实验中，_________需要平衡摩擦阻力。

已知小车的质量为M，盘和砝码的总质量为m，且将mg视为细绳对小车的拉力。为此需要满足 。前述A、B、C三个实验中，________不需要满足此要求。

接通打点计时器电源，由静止释放小车，打出若干条纸带，从中挑选一条点迹清晰的纸带，如下图所示。纸带上打出相邻两个点之间的时间间隔为T，O点是打点计时器打出的第一个点，从O点到A、B、C、D、E、F点的距离依次为s1、s2、s3、s4、s5、s6。但OA之间可能还有一些点没打上，打F点时小车已经撞上木板末端的挡板，A到E各点正常。由纸带可以求得小车加速度的表达式为____________________________。

如果用此装置做“研究合外力做功和物体动能变化关系这个实验，由此可求得纸带上由O点到D点所对应的运动过程中，盘和砝码受到的重力所做功的表达式 __________，该小车动能改变量的表达式 ____________________。由于实验中存在系统误差，所以，W_______ 。 选填“小于”、“等于”或“大于” 。

如果前述，纸带为如图所示“用打点计时器验证机械能守恒”实验中打出的纸带，且OA之间可能还有没打出的点，但A到F各点都正常，有两位同学提出了处第6页，共24页 理数据的办法，其中合理的是：________

甲：如果 ，则重锤机械能守恒

乙：以各点到O点对应的s为横坐标，以各点速度平方 为纵坐标，描点作图线，若图线为直线，且斜率为2g，则重锤机械能守恒

7. 某实验小组用如图1所示的装置进行“验证牛顿第二定律”的实验，物块A上方连接一轻质的力传感器 数据线、计算机等辅助设备未画出，且数据线不影响物块的运动 ，一条轻细绳一端连接在力传感器上，另一端跨过光滑的定滑轮连接物块B，物块B的质量大于物块A的质量，物块A下方连接纸带，纸带穿过打点计时器。用天平测得物块A、B的质量分别为

、 已知当地重力加速度为g。

该实验小组改变物块B的质量，根据打出的纸带计算出相应的加速度a，并记录力传感器的示数F，作出了加速度a与细绳上拉力F的变化图象如图2所示，斜率 ___________；图线与纵轴相交于 ，则 ____________。

某同学做出了物块A的加速度a随其所受合力 合变化的图象，如图3所示，则图3与图2中图象的斜率________ 填“相同”或“不相同” 。

由图象可得出结论：__________________________________________。

8. 某同学利用图示的装置验证系统牛顿第二定律，即一系统的质量m一定时，系统运动的加速度a与合力F成正比。实验时，有一定数目的砝码放置在小车。实验过程：将小车从A处由静止释放，用速度传感器测出它运动到B处时的速度v，然后将小车内的一个砝码拿到小桶中，小车仍从A处由静止释放，测出它运动到B处时对应的速度，重复上述操作。图中AB相距x。 第7页，共24页

设加速度大小为a，则a与v及x间的关系式是___________。

如果实验操作无误，四位同学根据实验数据做出了下侧图象，其中哪一个是正确的 。

下列哪些措施能够减小本实验的误差________。

实验中必须保证小桶及砝码的总质量远小于小车及车内砝码的总质量

实验前要平衡摩擦力

细线在桌面上的部分应与长木板平行

图中AB之间的距离x尽可能小一些

9. 在做“验证牛顿第二定律”的实验时 装置如图所示 ：

下列说法中正确的是

A. 平衡运动系统的摩擦力时，应把装砂的小桶通过定滑轮拴在小车上

B. 连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行

C. 平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动

D. 小车应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车

甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图像为下图所示中的直线Ⅰ，乙同学画出的图像为图中的直线Ⅱ。直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，

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备战高考物理实验专题复习《验证机械能守恒定律》(解析版)

备战高考物理实验专题复习《验证机械能守恒定律》(解析版)

1

《验证机械能守恒定律》

一、实验题

1. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一水平的气垫导轨，导轨上A点处有一滑块，其质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连。调节细绳的长度使每次实验时滑块运动到B点处与劲度系数为k的弹簧接触时小球恰好落地，测出每次弹簧的压缩量x，如果在B点的正上方安装一个速度传感器，用来测定滑块到达B点的速度，发现速度v与弹簧的压缩量x成正比，作出速度v随弹簧压缩量x变化的图象如图乙所示，测得

图象的斜率

。在某次实验中，某同学没有开启速度传感器，但测出了A、B两点间的距离为L，弹簧的压缩量为 ，重力加速度用g表示，则：

滑块从A处到达B处时，滑块和小球组成的系统动能增加量可表示为

______，系统的重力势能减少量可表示为 ______，在误差允许的范围内，若 则可认为系统的机械能守恒。 用题中字母表示

在实验中，该同学测得 ，弹簧的劲度系数 ，并改变A、B间的距离L，作出的 图象如图丙所示，则重力加速度 ______ 。

2. 某实验小组进行“验证机械能守恒定律”的实验．

甲同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，将电火花计时器固定在铁架台上，把纸带的下端固定在重锤上，纸带穿过电火花计时器，上端用纸带夹夹住，接通电源后释放纸带，纸带上打出一系列的点，所用电源的频率为 ，实验中该同学得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点．纸带连续的计时点A、B、C、D至第1个点O的距离如图所示，已知重锤的质量为 ，当地的重力加速度为 ，从起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为 ______J，重锤动能的增加量为 __________J，从以上数据可以得到的结论是__________ 结果保留3位有效数字 ．

2020年高考物理3.2 牛顿第二定律(含解析)

2020年高考物理3.2 牛顿第二定律(含解析)

学必求其心得，业必贵于专精

1 二．牛顿第二定律

一．选择题

1.（6分）（2019河南开封三模）如图所示，质量都为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg的恒力F向上拉B，运动距离h时B与A分离。则下列说法中正确的是( ）

A．B和A刚分离时,弹簧为原长

B．B和A刚分离时，它们的加速度为g

C．弹簧的劲度系数等于

D．在B与A分离之前，它们做匀加速运动

【参考答案】C

【名师解析】B和A刚分离时，B受到重力mg和恒力F，B的加速度为零，A的加速度也为零，说明弹力对A有向上的弹力，与重力平衡，弹簧处于压缩状态。故AB错误.B和A刚分离时，弹簧的弹力大小为mg，原来静止时弹力大小为2mg，则弹力减小量△F＝mg．两物体向上运动的距离为h,则弹簧压缩量减小△x＝h,由胡克定律得:k＝＝．故C正确。对于在B与A分离之前，对AB整体为研究对象，重力2mg不变，弹力在减小，合力减小,整体做变加速运动.故D错误。 学必求其心得，业必贵于专精

2 2．（6分）(2019山东枣庄二模）如图所示，用轻质细绳将条形磁铁悬挂于天花板上，处于悬空状态，现将一铁块置于条形磁铁下方，系统处于静止状态。关于磁铁和铁块受力情况，下列说法正确的是( ）

A．条形磁铁一定受3个力

B．铁块一定受2个力

C．若烧断细绳,则铁块一定受2个力

D．若烧断细绳，则条形磁铁一定受3个力

【参考答案】D

【名师解析】如果磁铁对铁块的吸引力大于铁块的重力，则二者之间有弹力，如果磁铁对铁块的吸引力等于铁块的重力，则二者之间没有弹力，由此分析受力情况。

条形磁铁受到重力、绳子拉力、铁块的吸引力，也可能受到铁块的弹力，也可能不受铁块的弹力,故A错误；铁块受到重力、磁铁的吸引力，可能受到磁铁的弹力，也可能不受弹力，故B错误;若烧断细线，二者一起做自由落体运动，由牛顿第二定律可知，铁块一定受到受到重力、磁铁的吸引力,磁铁的弹力3个力作用，故C错误；若烧断细绳,条形磁铁受到重力、铁块的弹力、铁块的吸引力3个力，故D正确。 学必求其心得，业必贵于专精

2020年高考物理人教版专题复习：牛顿第二定律及其应用

2020年高考物理人教版专题复习：牛顿第二定律及其应用

2020年高考物理人教版专题复习：牛顿第二定律及其应用

考点精析

1、牛顿第二定律

牛顿第二定律内容：物体运动的加速度与所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力相同。

知识精讲：（1）瞬时性：牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，力是加速度产生的根本原因，加速度与力同时存在、同时变化、同时消失。

（2）矢量性： Fma是一个矢量方程，加速度a与力F方向相同。

（3）独立性：物体受到几个力的作用，一个力产生的加速度只与此力有关，与其他力无关。

（4）同体性：指作用于物体上的力使该物体产生加速度。

2、力学单位制

基本物理量与基本单位

力学中的基本物理量共有三个，分别是质量、时间、长度；其单位分别是千克、秒、米；其表示的符号分别是kg、s、m。

在物理学中，以质量、长度、时间、电流、热力学温度、发光强度、物质的量共七个物理量

作为基本物理量。以它们的单位千克（kg）、米（m）、秒（s）、安培（A）、开尔文（K）、坎

德拉（cd）、摩尔（mol）为基本单位。

基本单位的选定原则

（1）基本单位必须具有较高的精确度，并且具有长期的稳定性与重复性。

（2）必须满足由最少的基本单位构成最多的导出单位。

（3）必须具备相互的独立性。

在力学单位制中选取米、千克、秒作为基本单位，其原因在于“米”是一个空间概念；“千克”是一个表述质量的单位；而“秒”是一个时间概念。三者各自独立，不可替代。

3、验证牛顿运动定律

实验原理：采用控制变量法，在所研究的问题中，有两个以上的参量在发生牵连变化时，可以控制某个或某些量不变，只研究其中两个量之间的变化关系的方法，这也是物理学中研究问题经常采用的方法。 本实验中，研究的参量有F、m、a，在验证牛顿第二定律的实验中，可以控制参量m一定，研究a与F的关系；控制参量F一定，研究a与m的关系。

2、求加速度：任意两个连续相等的时间内的位移之差是一恒量。即：2xaT恒量

2020年高考物理一轮复习限时训练—— 牛顿第二定律 两类动力学问题(解析版)

2020年高考物理一轮复习限时训练—— 牛顿第二定律 两类动力学问题(解析版)

2020年高考物理一轮复习限时训练

专题07 牛顿第二定律 两类动力学问题

(限时：45min)

一、 选择题（本大题共12小题）

1．(2019·淮北检测)下列说法正确的是( )

A．物体受到力的作用时，力克服了物体的惯性，使其产生了加速度

B．人走在松软土地上下陷时具有向下的加速度，说明人对地面的压力大于地面对人的支持力

C．物理公式既能确定物理量之间的数量关系，又能确定物理量间的单位关系

D．对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，当力刚作用的瞬间，加速度为零

【答案】C

【解析】：惯性是物体的固有属性，力能使物体产生加速度，但不能说力克服了物体的惯性，A错误。根据牛顿第三定律，两个物体间的作用力与反作用力总是等大反向的，B错误。物理公式不仅能确定物理量之间的数量关系，也能确定单位关系，C正确。根据牛顿第二定律，合外力与加速度是瞬时对应关系，D错误。

2．(多选)如图甲所示，物体在水平恒力F作用下沿粗糙水平地面由静止开始运动，在t＝1 s时刻撤去恒力F，物体运动的v­t图像如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是( )

A．物体在3 s内的位移x＝3 m

B．恒力F与摩擦力f大小之比为F∶f＝3∶1

C．物体与地面间的动摩擦因数为μ＝0.3

D．在撤去F前后两个阶段的平均速度大小之比为v1∶v2＝2∶1

【答案】BC

【解析】：在速度—时间图像中图线与时间轴所围成的面积等于位移的大小，3 s内物体的位移大小应为9 m，A错误。撤去力F后，物体受摩擦力作用而减速运动，加速度大小为3 m/s2，而a2＝μg，得μ＝0.3，C正确。匀变速直线运动的平均速度等于初、末速度和的一半，故撤去F前后两个阶段的平均速度相同，D错误。根据牛顿第二定律可得：F－f＝ma1，f＝ma2，又由题图乙可知a1＝6 m/s2，a2＝3 m/s2，联立解得F∶f＝3∶1，故B正确。

3．(多选)(2018·青岛二模)在光滑水平面上，a、b两小球沿水平面相向运动。当两小球间距小于或等于L时，受到大小相等、方向相反的相互排斥恒力作用，两小球间距大于L时，相互间的排斥力为零，小球在相互作用区间运动时始终未接触，两小球运动时速度v随时间t的变化关系图像如图所示，由图可知( )