2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)4 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律教案.doc

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2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)4 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律教案 著名的也是最重要的“牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)”，以課程標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)而編寫(xiě)的教科書(shū)與以前的教科書(shū)比較， 把教師演示實(shí)驗(yàn)變?yōu)閷W(xué)生探索性實(shí)驗(yàn)。多年以來(lái)，都是教師演示實(shí)驗(yàn)，由老師做、老師講，教科書(shū)不把實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)展示給學(xué)生，而課標(biāo)教科書(shū)則詳細(xì)寫(xiě)出了實(shí)驗(yàn)程序和設(shè)計(jì)過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)修訂本中，關(guān)于牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)的敘述只用了半頁(yè)400多字，而在課標(biāo)教科書(shū)中，用了單獨(dú)的一節(jié)即第四章第2節(jié)：實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，洋洋灑灑3頁(yè)半，約xx多字, 是原來(lái)的5倍多。 實(shí)驗(yàn)修訂本中，有下列內(nèi)容（2項(xiàng)）： l 實(shí)驗(yàn)裝置 l 實(shí)驗(yàn)方法 課標(biāo)教科書(shū)中，有下列內(nèi)容（7項(xiàng)）： l 加速度與力的關(guān)系 l 加速度與質(zhì)量的關(guān)系 l 制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問(wèn)題 l 怎樣測(cè)量或比較物體的加速度 l 怎樣提供和測(cè)量物體所受的恒力 l 參考案例 l 怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論 通過(guò)比較可以知道：實(shí)驗(yàn)修訂本中的內(nèi)容只是課標(biāo)教科書(shū)中“怎樣測(cè)量或比較物體的加速度”和“參考案例”兩項(xiàng)內(nèi)容，也就是說(shuō)：課標(biāo)教科書(shū)比實(shí)驗(yàn)修訂本增加了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的內(nèi)容：加速度與力的關(guān)系和加速度與質(zhì)量的關(guān)系，即控制變量法。以前是老師補(bǔ)充的，現(xiàn)在寫(xiě)在教科書(shū)中，使學(xué)生不僅知道怎樣做實(shí)驗(yàn)，還明白為什么這樣做實(shí)驗(yàn)，即知其然知其所以然。 除文字不同外，插圖也不同。實(shí)驗(yàn)修訂本中，只有一幅圖即圖3-5 研究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置圖（第50頁(yè)），而在課標(biāo)教科書(shū)中除實(shí)驗(yàn)裝置圖（第78頁(yè)圖4.2-4及圖4.2-5）外還有圖4.2-2加速度與質(zhì)量的關(guān)系圖（a-m圖）和圖4.2-4加速度與質(zhì)量的倒數(shù)的關(guān)系圖（a-圖）（第76頁(yè)），為學(xué)生作圖做了示范。 筆者經(jīng)過(guò)仔細(xì)、認(rèn)真的研究，認(rèn)為“牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)”還有改進(jìn)的空間，且有改進(jìn)的必要。那就是把“控制變量法”改為“補(bǔ)賞法”。 一、“控制變量法”實(shí)驗(yàn) 1．實(shí)驗(yàn)裝置 圖1為俯視圖，圖2為側(cè)視圖。 2．實(shí)驗(yàn)過(guò)程 (1)加速度跟力的關(guān)系 使用兩個(gè)相同的小車，滿足m1=m2；在連小車前的繩端分別掛一個(gè)鉤碼和兩個(gè)鉤碼（設(shè)鉤碼質(zhì)量為），使F1=2F2．將二小車?yán)镣黄瘘c(diǎn)處，記下位置．放手后經(jīng)一段時(shí)間使二小車同時(shí)停止，滿足時(shí)間t相同．改變F重復(fù)實(shí)驗(yàn)， 讀出二小車的位移，填入表1： 表1 根據(jù)，在相等的情況下，與成正比。從表1可得： 比較可得，在誤差允許的范圍內(nèi)，a∝F． (2)加速度跟質(zhì)量的關(guān)系 將小車1上加0.2kg砝碼，使m1=2m2；二小車前面繩端都掛一個(gè)鉤碼，使F1=F2．將二小車?yán)镣黄瘘c(diǎn)處放開(kāi)經(jīng)一段時(shí)間使其同時(shí)停止，讀出各小車位移記入表2： 表2 3．定律導(dǎo)出 （1）由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，，可得出物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，即牛頓第二定律的基本關(guān)系，寫(xiě)成數(shù)學(xué)表達(dá)式為 (2)上式可寫(xiě)為等式F=kma，式中k為比例常數(shù)．如果公式中的物理量選擇合適的單位，就可以使k=1，則公式更為簡(jiǎn)單． 在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓．牛頓這個(gè)單位就是根據(jù)牛頓第二定律來(lái)定義的：使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力為1N，即1N=1kgm/s2． 可見(jiàn)，如果都用國(guó)際單位制中的單位，就可以使k=1，那么公式則簡(jiǎn)化為F=ma，這就是牛頓第二定律的公式． (3)當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，牛頓第二定律也是正確的，不過(guò)這時(shí)F代表的是物體所受外力的合力．牛頓第二定律更一般的表述是： 物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同． 公式是： F合=ma． 二、系統(tǒng)誤差分析 1．用數(shù)字計(jì)算法分析誤差 在實(shí)驗(yàn)中，小車（質(zhì)量為）受的拉力實(shí)際上不等于鉤碼的重力（），設(shè)為，則有 ，解得 從結(jié)果可以看出，小車受的拉力實(shí)際上小于鉤碼的重力（），而鉤碼的重力（）是產(chǎn)生小車和鉤碼二者的加速度的力，而不是產(chǎn)生小車的加速度的力。 在第（1）步中的第1次實(shí)驗(yàn)中，小車受的拉力，但在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為小車受的拉力等于鉤碼的重力，則相對(duì)誤差為。 在第（1）步中的第2次實(shí)驗(yàn)中，小車受的拉力，但在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為小車受的拉力等于鉤碼的重力，則相對(duì)誤差為。 可見(jiàn)，在小車的質(zhì)量相等的條件下，鉤碼的質(zhì)量越小，相對(duì)誤差越小。 但是，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為第1次實(shí)驗(yàn)小車受的拉力（兩個(gè)鉤碼）是第2次實(shí)驗(yàn)小車受的拉力（一個(gè)鉤碼）的2倍，但實(shí)際是不是2倍，是倍，相對(duì)誤差為。 在第（2）步中的第1次實(shí)驗(yàn)中，小車受的拉力，但在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為小車受的拉力等于鉤碼的重力，則相對(duì)誤差為。 在第（2）步中的第2次實(shí)驗(yàn)中，小車受的拉力，但在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為小車受的拉力等于鉤碼的重力，則相對(duì)誤差為。 可見(jiàn)，在鉤碼的質(zhì)量相等的條件下，小車的質(zhì)量越大，相對(duì)誤差越小。 但是，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為兩次實(shí)驗(yàn)小車受的拉力相等（都是兩個(gè)鉤碼），但實(shí)際是不相等的，其中第1次是0.18N，第2次是0.19N，相對(duì)誤差為。 2．用公式法分析誤差 根據(jù)公式，得相對(duì)誤差為，也就是說(shuō)，小車質(zhì)量比鉤碼質(zhì)量大得越多，相對(duì)誤差越小，即實(shí)驗(yàn)條件是：只有當(dāng)>>時(shí)，才能認(rèn)為小車受力等于鉤碼的重力。 但無(wú)論如何，高達(dá)的誤差，是不能令人信服的。也就是說(shuō)，上述實(shí)驗(yàn)是不可取的，只能把鉤碼的質(zhì)量降到及以下，因?yàn)橐话阏J(rèn)為，所謂在誤差范圍內(nèi)，是指誤差在左右或以下。 這樣做實(shí)驗(yàn)的主要問(wèn)題還不在誤差上，主要問(wèn)題在：實(shí)驗(yàn)給同學(xué)造成一個(gè)錯(cuò)覺(jué)，一個(gè)嚴(yán)重的錯(cuò)覺(jué)，那就是學(xué)生覺(jué)得，小車受的拉力等于鉤碼的重力，這個(gè)錯(cuò)覺(jué)的來(lái)源還在于：初中他們學(xué)靜止和勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車受的拉力確實(shí)等于鉤碼的重力。這個(gè)錯(cuò)覺(jué)很難糾正，以至于在很多題中體現(xiàn)出來(lái)。 三、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)——把“控制變量法”改為“補(bǔ)償法” 所謂“補(bǔ)賞法”，是這樣做實(shí)驗(yàn)： 第1次，仍然是小車的質(zhì)量為，鉤碼的質(zhì)量為，而第二次改為：把掛著的兩個(gè)鉤碼其中的1個(gè)移到小車上，則小車的質(zhì)量為，鉤碼的質(zhì)量為。這樣，小車受的拉力，原來(lái)是，后來(lái)變?yōu)?。這樣，（因?yàn)椋容^接近2：1了。 而小車受力與質(zhì)量的比值分別為：第1次，，第2次， ，兩次的比值為：，用數(shù)字計(jì)算則為：=，=，我們可以理直氣壯地說(shuō)，小車的加速度與受力與質(zhì)量的比值成正比。這樣還可以畢其功于一役，不要分“加速度與力的關(guān)系”和“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”兩步做實(shí)驗(yàn)了。最重要的還是，不要讓學(xué)生認(rèn)為：小車受的拉力等于鉤碼的重力。 1．（xx年高考江蘇卷第11題）．（10分）為了探究受到空氣阻力時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，某同學(xué)采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）。實(shí)驗(yàn)時(shí)，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的阻力。 （1）往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車 ▲ （選填“之前”或“之后”）接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。 （2）從紙帶上選取若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間t與速度v的數(shù)據(jù)如下表： 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖像。w w w.ks5 u .c om （3）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，該同學(xué)認(rèn)為：隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，小車所受的空氣阻力將變大，你是否同意他的觀點(diǎn)？請(qǐng)根據(jù)v-t圖象簡(jiǎn)要闡述理由。 【答案】（1）之前 （2）（見(jiàn)右圖） （3）同意 在v-t圖象中，速度越大時(shí)，加速度越小，小車受到的合力越小，則小車受空氣阻力越大。 2．（xx年高考山東卷第23題）（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系。彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上K^S*5U.C#O%下畫(huà)出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距。開(kāi)始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間。 ①木板的加速度可以用、表示為＝　　　??；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可）　　　　　　。 ②改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系。下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是　　　　　　。 ③用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是　　　　　。 a．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小 b．可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) c．可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小 d．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度 【解析】（1）①②C 。③BC 3．xx江蘇物理卷第１３題（１３分） 如題１３（a）圖，質(zhì)量為Ｍ的滑塊Ａ放在氣墊導(dǎo)軌Ｂ上，Ｃ為位移傳感器，它能將滑塊Ａ到傳感器Ｃ的距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊Ａ的位移－時(shí)間（s-t）圖象和速率－時(shí)間（v-t）圖象。整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面的長(zhǎng)度為了l、高度為h。（取重力加速度g=9.8m/s2，結(jié)果可保留一位有效數(shù)字） （１）現(xiàn)給滑塊Ａ一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度，Ａ的v-t圖線如題１３(b)圖所示。從圖線可得滑塊Ａ下滑時(shí)的加速度a= m/s2 ,摩擦力對(duì)滑塊Ａ運(yùn)動(dòng)的影響 　。（填“明顯，不可忽略”或“不明顯，可忽略”） （２）此裝置還可用來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變 　，可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變 　，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。 （３）將氣墊導(dǎo)軌換成滑板，滑塊Ａ換成滑塊Ａ’，給滑塊Ａ’一沿滑板向上的初速度，Ａ’的s-t圖線如題１３（c）圖。圖線不對(duì)稱是由于　　　　　　　　造成的，通過(guò)圖線可求得滑板的傾角θ＝　　　　　　?。ㄓ梅慈呛瘮?shù)表示），滑塊與滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝　　　　　　　　 【答案】（1）6 不明顯，可忽略 （2）斜面高度ｈ　滑塊Ａ的質(zhì)量Ｍ及斜面高度ｈ，且使Ｍｈ不變 　　?。ǎ常┗瑒?dòng)摩擦力　?。ā妓銓?duì) 　　　　０．３（０．２～０．４都算對(duì)） 【解析】（1）下滑時(shí)，加速度為；上滑時(shí)，加速度為 摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)的影響不明顯，可忽略。 （2）改變斜面高度h, 則改變斜面的傾角，則改變產(chǎn)生加速度的力（），可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；改變滑塊A的質(zhì)量M及斜面的高度h，且使Mh不變，因?yàn)?，使Mh不變，則F不變，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。 （３）圖線不對(duì)稱是由于滑動(dòng)摩擦力造成的，因?yàn)樵诨瑝K上滑時(shí)，加速度的大小為 ，在滑塊下滑時(shí)，加速度的大小為，在滑動(dòng)摩擦力不可忽略的情況下，二者不等，圖象不對(duì)稱。從題13（b）圖中得，又，所以=。（都對(duì)）。從題13（c）圖中上滑階段讀出，，，根據(jù)得，代入=，已知，則，解得。 4．xx海南物理卷第14題． 現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長(zhǎng)斜面（如圖）、小車、計(jì)時(shí)器一個(gè)、米尺。 （１）填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?，完善以下?shí)驗(yàn)步驟（不考慮摩擦力的影響）： ① 小車自斜面上方一固定點(diǎn)Ａ1從靜止開(kāi)始下滑至斜面底端Ａ2，記下所用的時(shí)間 ② 用米尺測(cè)量Ａ1與Ａ2之間的距離s，則小車的加速度____________。 ③ 用米尺測(cè)量Ａ1相對(duì)于Ａ2的高h(yuǎn)。設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力Ｆ＝________。 ④ 改變_________________，重復(fù)上述測(cè)量。 ⑤ 以h為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作表作圖。如能得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線，則可以驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。 （２）在探究如何消除上述實(shí)驗(yàn)中摩擦阻力影響的過(guò)程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)的方案是： ① 調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑。測(cè)量此時(shí)Ａ1點(diǎn)相對(duì)于斜面底端Ａ2的高度ho。 ② 進(jìn)行（1）中的各項(xiàng)操作。 ③ 計(jì)算與作圖時(shí)用（h－h(huán)o）代替h?！? 對(duì)此方案有以下幾種評(píng)論意見(jiàn)： Ａ. 方案正確可行 Ｂ. 方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無(wú)法確定小車在斜面上是否做勻速運(yùn)動(dòng)。 Ｃ. 方案的理論依據(jù)有問(wèn)題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)。 其中合理的意見(jiàn)是________。 【答案】（１）?、凇　、邸　、苄泵鎯A角（或填h的數(shù)值） （２）　Ｃ 【解析】要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”，，即=，只要以h為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作表作圖，如能得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線，便可。 5 ．實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示；一木塊放在水平長(zhǎng)木板上，左側(cè)拴有一細(xì)軟線，跨過(guò)固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連，木塊右側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，在重物牽引下，木塊在木板上向左運(yùn)動(dòng)，重物落地后，木塊繼續(xù)向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，圖2給出了重物落地后，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一些點(diǎn)，試根據(jù)給出的數(shù)據(jù)，求木塊與木板間的摩擦因數(shù)m。要求寫(xiě)出主要的運(yùn)算過(guò)程，結(jié)果保留2位有效數(shù)字。（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電頻率為50Hz，不計(jì)紙帶與木塊間的拉力。取重力加速度g＝10m/s2） 【答案】由給出的數(shù)據(jù)可知，重物落地后，木塊在連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)的位移分別是： 以a 表示加速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，有 重物落地后木塊只受摩擦力的作用，以表示木塊的質(zhì)量，根據(jù)牛頓定律，有 6．江蘇省xx高考題“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示. （1）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙袋如圖乙所示。計(jì)時(shí)器大點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s.從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離。該小車的加速度a=______m/s2.（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （2）平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測(cè)量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 砝碼盤中砝碼總重力F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度a（ms-2） 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖像. （3）根據(jù)提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的-F圖線不通過(guò)原點(diǎn)，請(qǐng)說(shuō)明主要原因。 【答案】11. (1) 0.16 (0.15也算對(duì)) （2）（見(jiàn)右圖） （3）未計(jì)入砝碼盤的重力 7．（上海xx高考題） 如圖為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。 （1）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持___________不變，用鉤碼所受的重力作為_(kāi)__________，用DIS測(cè)小車的加速度。 （2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫(huà)出a-F關(guān)系圖線（如圖所示）。 ①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_________________________________。 ②（單選題）此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（ ） （A）小車與軌道之間存在摩擦 （B）導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài) （C）所掛鉤碼的總質(zhì)量太大（D）所用小車的質(zhì)量太大 答案：17．（1）小車的總質(zhì)量，小車所受外力，（2）①在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比，②C 8．全國(guó)xx高考題 某同學(xué)為了探究物體在斜面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力與斜面傾角的關(guān)系，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖。長(zhǎng)直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物塊上。在平板上標(biāo)出A、B兩點(diǎn)， B點(diǎn)處放置一光電門，用光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊通過(guò)光電門時(shí)擋光的時(shí)間。 實(shí)驗(yàn)步驟如下： ① 用游標(biāo)卡尺測(cè)量滑塊的擋光長(zhǎng)度d，用天平測(cè)量滑塊的質(zhì)量m； ② 用直尺測(cè)量AB之間的距離s，A點(diǎn)到水平桌面的垂直距離h1，B點(diǎn)到水平桌面的垂直距離h2； ③ 將滑塊從A點(diǎn)靜止釋放，由光電計(jì)時(shí)器讀出滑塊的擋光 時(shí)間t1 ④ 重復(fù)步驟③數(shù)次，并求擋光時(shí)間的平均值； ⑤ 利用所測(cè)數(shù)據(jù)求出摩擦力f和斜面傾角的余弦值； ⑥ 多次改變斜面的傾角，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟②③④⑤，做出f-關(guān)系曲線。 （1） 用測(cè)量的物理量完成下列各式（重力加速度為g）： ① 斜面傾角的余弦= ； ② 滑塊通過(guò)光電門時(shí)的速度v= ； ③ 滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a= ； ④ 滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的摩擦阻力f= ； （2） 測(cè)量滑塊擋光長(zhǎng)度的游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖所示， 讀得d= 。 【答案】（1）①② ③ ④ （2）3.62cm 【解析】(1)物塊在斜面上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),受重力、支持力、滑動(dòng)摩擦力,如圖所示① 根據(jù)三角形關(guān)系可得到,②根據(jù)③根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,有,即有 ④根據(jù)牛頓第二定律,則有. (2) 在游標(biāo)卡尺中，主尺上是3.6cm，在游標(biāo)尺上恰好是第1條刻度線與主尺對(duì)齊，再考慮到卡尺是10分度，所以讀數(shù)為3.6cm+0.11mm=3.61cm或者3.62cm也對(duì). 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 滑塊 砝碼 托盤 9.（ xx年寧夏第22.Ⅱ、題） 測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與托盤連接．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 Hz．開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)． 1.40 1.89 2.40 2.88 3.39 3.88 4.37 單位 cm 0 1 2 3 4 5 6 7 ⑴上圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a＝ （保留三位有效數(shù)字）． ⑵回答下列兩個(gè)問(wèn)題： ①為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的有 ．（填入所選物理量前的字母） A．木板的長(zhǎng)度l B．木板的質(zhì)量m1 C．滑塊的質(zhì)量m2 D．托盤和砝碼的總質(zhì)量m3 E．滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t ②測(cè)量①中所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是 ． ⑶滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝ （用被測(cè)物理量的字母表示，重力加速度為g）．與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù) （填“偏大”或“偏小” ）．寫(xiě)出支持你的看法的一個(gè)論據(jù)： ． 解析: [1],其中, , ,代入數(shù)據(jù)得. [2] ① 先推出公式(見(jiàn)[3]) 知選CD ②天平 [3] 根據(jù)牛頓定律 解得 偏大,因?yàn)榧垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器也有摩擦力. 答案：22.Ⅱ、⑴0.495～0.497 m/s2； ⑵①CD； ②天平； ⑶, 10.（xx高考山東理綜第23題）.（12分） （1）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系。彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫(huà)出兩條平行線、，并測(cè)出間距開(kāi)始時(shí)將木板置于處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù),以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到處的時(shí)間。 ①木板的加速度可以用、表示為= ；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可） 。 ② 改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)的關(guān)系。下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是 。 ③ 用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是 。 a.可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小 b.可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) c.可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小 d.可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度 10． （23．（1））【解析】① ②C 。 ③BC