2019-2020年高中物理 第04章 牛顿运动定律试题（含解析）新人教版必修1.doc

2019-2020年高中物理 第04章 牛顿运动定律试题（含解析）新人教版必修1一、理想实验的魅力1亚里士多德的观点必须有力作用在物体上，物体才能_，没有力的作用，物体就_。2伽利略的推论伽利略通过“理想实验”和“科学推理”，得出的结论是：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，就将以这一速度_地运动下去。3笛卡尔对伽利略观点的补充和完善法国科学家笛卡尔指出：除非物体受到外力的作用，否则物体将永远保持_状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在同一直线上运动。二、物体的运动状态及运动状态改变1物体的运动状态指物体的运动_。2运动状态改变（1）物体的速度_发生改变；（2）物体的速度_发生变化；（3）物体的速度和方向同时发生改变。三、惯性定律和惯性1牛顿第一定律一切物体总保持_，除非作用在它上面的力迫使它改变原来的运动状态。2惯性：物体保持原来_不变的性质。任何物体都具有惯性，所以牛顿第一定律又叫_。3_是物体惯性大小的唯一量度。4质量是_，其国际单位是千克，符号是kg。运动 静止 匀速 静止或匀速运动速度 大小 方向匀速直线运动状态或静止状态 匀速直线运动状态或静止状态 惯性定律 质量 标量一、物体的运动状态及运动状态的改变 运动状态的改变指速度（包括大小和方向）的改变，速度的改变则必有加速度，故力是改变物体运动状态的原因。【例题1】下面的说法中正确的是A在水平路面上用力推车，车才前进，人停止推车，车就会逐渐停下来B力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就不能运动C地面上滑行的物体会停下来，是由于与地面有摩擦力的作用D物体以一定的初速度在不同的水平地面上滑行，摩擦力越小，滑行的距离越大参考答案：ACD试题解析：用力推车、车才前进，力改变了车的运动状态，人停止推车，车就会在摩擦力的作用下逐渐停下来，所以A正确；由于物体的运动并不需要力来维持，故B错误；滑行的物体停下来的原因是摩擦力改变了物体的运动状态，C正确；摩擦力越小，对运动状态改变的效果就越不明显，故滑行的距离就越大，D正确。二、牛顿第一定律、惯性1惯性的两种表现形式（1）物体不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为物体保持匀速直线运动状态或静止状态。（2）物体受到外力的作用且合外力不为零时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度。惯性越大，物体的运动状态越难改变。2辨析惯性与惯性定律（1）惯性是物体的固有属性，而惯性定律是涉及物体运动的一条动力学规律。（2）惯性与物体的受力情况、运动状态及所处的状态无关；牛顿第一定律是有条件的，其成立的条件是物体不受外力或所受的合外力为零。（3）惯性的大小取决于物体的质量，而牛顿第一定律所描述的物体的匀速直线运动状态或静止状态，则取决于物体是否受力或所受合外力是否为零。【例题2】下列说法正确的是A高速行驶的公共汽车紧急刹车时，乘客都要向前倾倒，说明乘客都具有惯性B短跑运动员最后冲刺时，速度很大，很难停下来，说明速度越大，惯性越大C抛出去的标枪和手榴弹都是靠惯性向远处运动D在粗糙水平面上滚动的小球最后会停下来是因为小球的惯性逐渐为零参考答案：AC试题解析：惯性就是物体保持原来的运动状态的性质，故高速行驶的公共汽车紧急刹车时，由于惯性乘客想保持原来的速度向前运动而汽车在减速，故乘客都要向前倾倒，故A正确；惯性大小的唯一量度是物体的质量，与物体的速度的大小无关，故B错误；抛投过程标枪和手榴弹获得了速度，抛出去后由于惯性，两物体保持出手时的速度继续运动，故C正确；在粗糙水平面上滚动的小球最后会停下来是因为小球受到摩擦力的作用，运动状态发生变化，惯性只与质量有关，质量不变则惯性不变，所以D错误。 1关于运动和力的关系，下列说法中正确的是A力是维持物体运动的原因B力是改变物体运动状态的原因C一个物体受到的合力越大，它的速度越大D一个物体受到的合力越大，它的加速度越大2下列关于惯性的说法中，正确的是A只有静止的物体才有惯性 B只有运动的物体才有惯性C质量较小的物体惯性较大 D质量较大的物体惯性较大3伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是A如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置B如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小4物体具有保持原来匀速直线运动的状态或静止状态的性质称为惯性。下列有关惯性的说法中，正确的是A乘坐汽车时系好安全带可减小惯性 B运动员跑得越快惯性越大C宇宙飞船在太空中也有惯性 D汽车在刹车时才有惯性5当作用在物体上的合外力不为零时A物体的速度一定越来越大 B物体的速度一定越来越小C物体的速度可能不变 D物体的运动状态一定变化6下列说法中正确的是A有力作用在物体上，物体才能运动；没有力作用在物体上，物体就要静止下来；B物体不受外力作用时，物体有惯性；当物体受外力作用时，惯性便消失；C物体做匀速直线运动或静止时有惯性，做其他运动时没有惯性；D一切物体都有惯性，与物体运动状态无关。7关于物体的惯性，下列说法正确的是A质量就是惯性B物体运动遵循牛顿第一定律，是因为物体有惯性C一人飞跑时不易被别人挡住，是因为飞跑时的惯性要比走路时大D从受一定牵引力作用下的汽车上不断卸下货物，汽车速度的变化不断加快8xx年4月17日，2011F1大奖赛上海站比赛在上海国际赛场举行。假设在弯道上高速行驶的赛车的后轮突然脱离。关于后轮之后的运动情况，以下说法正确的是A仍然沿着汽车行驶的弯道运动B沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动C沿着与弯道垂直的方向飞出D上述情况都有可能9对于一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是A采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这表明：可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性B“强弩之末，势不能穿鲁缟”，这表明强弩的惯性减小了C货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性D摩托车转弯时，车手一方面要适当的控制速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，这是为了通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的10关于惯性，下列说法中正确的是A物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性B物体只有受外力作用时才有惯性C物体的速度大时惯性大D惯性是物体的固有属性，其大小仅与物体质量有关11洒水车在洒水过程中保持做匀速直线运动，则洒水车A惯性越来越大 B惯性越来越小C运动状态保持不变 D运动状态不断改变12一乘客在行驶的火车车厢里用细绳吊一小球，用以判断火车运动的情况，并可得到如下结论：（1）若小球在竖直方向保持静止，表明火车正在做_运动；（2）若在竖直方向保持静止的小球突然向后摆，表明火车正在做_运动；（3）若在竖直方向保持静止的小球突然向前摆，表明火车正在做_运动；（4）若在竖直方向保持静止的小球突然向右摆，表明火车正在做_运动。13下列关于惯性的说法中，正确的是A物体仅在静止和匀速运动时才具有惯性B歼击机战斗前抛掉副油箱是为了减小惯性、提高灵活性C物体的速度越大其惯性越大；物体的速度越小则其惯性越小D质量相同的物体在月球上比在地球上的惯性小14理想实验有时更能深刻地反映自然规律，如图所示，伽利略设计了一个理想实验：如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度；继续减小右边斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动；减小右边斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；在两个对接的斜面上，让静止的小球沿左边的斜面滚下，小球将滚上右边的斜面。（1）请将上述关于理想实验的描述按正确的逻辑顺序排列：_（只要填写序号）。（2）上述关于理想实验的描述中，有的属于可靠的事实，有的是理想化的推论，下列关于事实和推论的分类正确的是： A是事实，、和是推论 B是事实，、和是推论C是事实，、和是推论 D是事实，、和是推论1BD【解析】力是改变物体运动的原因而不是维持物体运动的原因，A错误B正确；根据牛顿第二定律可得合力越大，加速度越大，C错误D正确。2D【解析】惯性是物体固有的属性，衡量惯性大小的唯一因素为质量大小，与物体的运动状态无关，故D正确。3A【解析】如果斜面光滑，小球不会有能量损失，将上升到与O点等高的位置，故A正确；通过推理和假想，如果小球不受力，它将一直保持匀速运动，得不出静止的结论，故B错误；根据三次实验结果的对比，不可以直接得到运动状态将发生改变的结论，故C错误；受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小是牛顿第二定律的结论，与本实验无关，故D错误。4C【解析】乘坐汽车时系好安全带，不是可以减小惯性，而是在紧急刹车时可以防止人由于惯性的作用飞离座椅，从而造成伤害，所以A错误；质量是物体惯性大小的唯一的量度，与人的速度的大小无关，所以B错误；在太空中物体的质量是不变的，所以物体的惯性也不变，所以C正确；质量是物体惯性大小的唯一的量度，与物体的运动状态无关，所以D错误。5D【解析】根据牛顿第一定律可得，力是改变物体运动状态的原因，即如果物体受到的合力不为零，则物体的运动状态一定会发生变化，D正确。6D【解析】力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，如果没有力存在物体将保持静止或者匀速直线运动状态，A错误；惯性是一切物体所具有的特殊属性，与物体的运动状态，受力情况，空间位置等无关，只和物体本身的质量有关系，BC错误D正确。7BD【解析】惯性是物体的属性，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的速度无关，故选项B正确，AC错误；质量越小，物体的惯性越小，物体的运动状态越容易改变，故从受一定牵引力作用下的汽车上不断卸下货物，随质量的减小则物体的加速度增大，即速度的变化率变大，汽车速度的变化不断加快，选项D 正确。8B【解析】后轮未脱离赛车时，具有向前的速度，脱离赛车后，由于惯性，后轮保持原来向前的速度继续前进，所以沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动，离开弯道，故B正确。9C【解析】惯性是物体固有的属性，并不是力，惯性的大小只与质量有关，质量一定惯性大小一定，与物体的运动状态无关，只有改变物体的质量才能改变物体的惯性，物体所处的运动状态需要力来改变。采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，是由于功率增大的缘故，不是由于使小质量的物体获得大惯性，故A错误；“强弩之末，势不能穿鲁缟”， 是由于速度减小了，不是由于惯性减小，弩的惯性没有变化，故B错误；货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，质量发生了变化，惯性改变了，故C正确；摩托车转弯时，车手一方面要适当的控制速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，人与车的质量没有变化，惯性没有变化，而是改变了向心力，防止侧滑，故D错误。10D【解析】惯性是物体的固有属性，和物体是否受力，是否运动、物体的速度无关，惯性大小的唯一量度是质量，D正确。11BC【解析】车洒水后总质量减少，惯性减少，A错，B对；车保持做匀速直线运动，故运动状态保持不变，C对，D错，所以本题选择BC。12（1）匀速直线 （2）加速 （3）减速 （4）向左转弯【解析】小球静止，说明小球和汽车是相对静止的状态，也就是小球和汽车的运动状态都没有发生改变，而没有发生改变的运动状态是静止和匀速直线运动；小球突然后摆，说明车的速度比小球的速度快了，所以车是在加速；小球突然向前，说明球的速度快于车的速度，所以车是在减速；小球突然向右摆动，说明车在左转弯。13B【解析】一切物体都具有惯性，惯性大小只与物体的质量有关，惯性是物体本身的一种属性，与外界因素（受力的大小以及所处的环境）及自身的运动状态无关，ACD错误；惯性的大小与物体的质量有关，质量大惯性大，运动状态不易改变，反之质量小惯性小，运动状态易改变，则歼击机战斗前抛掉副油箱是为了减小惯性、提高灵活性，B正确。14 D【解析】以事实为根据，理想推理，改变状态看现象，继续改变深入探究。除去是事实，其余、和都是推论D对。 1实验原理（1）保持 不变，探究加速度跟合外力的关系。（2）保持 不变，探究加速度与质量的关系。（3）作出a-F图象和a-图象，确定其关系。2实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、 、 、导线两根、纸带、 、 。3实验步骤（1）测量：用天平测量小盘和砝码的质量m和小车的质量m。（2）安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上（即不给小车牵引力）（3）平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑。（4）操作：小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先通电源后放开小车，取下纸带编号码。保持小车的质量m不变，改变砝码和小盘的质量m，重复步骤。在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a。描点作图，作aF的图象。保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量m，重复步骤和，作a 图象。4误差分析（1）因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。（2）摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。5数据处理（1）利用 及逐差法求a。（2）以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成 。（3）以a为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能判定a与m成 。6注意事项（1）平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动。（2）不重复平衡摩擦力。（3）实验条件： 。（4）一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通 ，后释放 ，且应在小车到达滑轮前按住小车。质量 合外力打点计时器 低压交流电源 天平 米尺xaT2 正比 反比mm 电源 小车一、物理学思想方法 1近似法：在探究加速度与力、质量的关系实验中，近似法是指绳对小车的拉力近似等于绳另一端连接的小盘和砝码的总重力，近似法要在小盘和砝码的总重力远小于小车的重力的情况下才能用。2控制变量法：控制变量法是指分别研究加速度与力、加速度与质量关系时用到的方法，在实验中的具体体现是：研究加速度与力的关系时，保持小车质量不变；研究加速度与质量的关系时，保持小盘和砝码的总重力不变。3平衡摩擦力法：平衡摩擦力法是指通过调整斜面倾角，让小车重力沿斜面的分力与摩擦力抵消，使小车受到的合外力等于绳对小车的拉力，体现在实验中是让小车不挂小盘时能在斜面上匀速运动。4化曲为直法：化曲为直法是指处理数据时，不作am图象而作a图象，反映在图象中就是把原来的曲线变成倾斜的直线。【例题1】如图所示是某同学设计的“探究加速度a与力F、质量m的关系”的实验装置图，实验中认为细绳对小车的拉力F等于砂和砂桶的总重力，小车运动的加速度可由纸带求得。（1）关于该同学对该实验的认识，下列说法中正确的是A该实验应用了等效替代的思想方法B该实验应用了控制变量的思想方法C实验时应先释放小车后接通电源D实验中认为细绳对小车的拉力F等于砂和砂桶的总重力，其前提必须保证砂和砂桶的总质量远远大于小车的质量（2）如图所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E、F是该同学在纸带上选取的六个计数点，其中计数点间还有若干个点未标出，设相邻两个计数点间的时间间隔为T。该同学用刻度尺测出AC间的距离为x1，BD间的距离为x2，则打B点时小车运动的速度vB_，小车运动的加速度a_。（3）某实验小组在实验时保持砂和砂桶的总质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如表中所示。根据表中数据，在图坐标纸中作出F不变时a与的图象。次数123456小车加速度a/（ms2）1.721.491.251.000.750.50小车质量m/kg0.290.330.400.500.711.00/kg13.503.002.502.001.401.00参考答案：（1）B（2）（3）见解析图试题解析：（1）本实验应用了控制变量法，故A错，B对。实验时应先接通电源，再放开小车，C错。D项中砂和砂桶的总质量应远远小于小车的质量。（2）vB，由逐差法。x2x12aT2，则a。（3）如图通关秘籍：平衡摩擦纸带挂，小车板上运速滑；若要盘码当拉力，其重与车不可比；先通电源后放车，纸带应选易于测；曲线化直好思想，作图比例要适当。二、数据处理1把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数加速度a/（ms2）小车受力F/N1234由以上数据画出它的aF关系图象如图所示。通过aF关系图象，我们可以得出小车的加速度a与力F成正比。2把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数加速度a/（ms2）小车质量M/kg1234由以上数据画出它的a图象，如图所示。通过a关系图象，我们可以得出小车的加速度a与质量的倒数成正比，说明a与M成反比。【例题2】某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，其实验装置如图所示。已知小车质量M214.6 g，砝码盘质量m07.8 g，所使用的打点计时器交流电频率f50 Hz。其实验步骤是：A按图中所示安装好实验装置；B调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；C取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；D将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；E重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复BD步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度。回答下列问题：（1）按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？_（填“是”或“否”）。（2）实验中打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度a_m/s2。（3）某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如下表：次数12345砝码盘中砝码的重力F/N0.100.200.290.390.49小车的加速度a/（ms2）0.881.441.842.382.89他根据表中的数据画出aF图象（如图）。造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是_，从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是_，其大小为_。参考答案：（1）否（2）0.88（3）在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力（只要涉及“未考虑砝码质量的因素”就算正确）砝码盘的重力0.08 N试题解析：（1）取下砝码盘后，小车加速运动时所受的合外力即为砝码和砝码盘的总重力，而实验中的研究对象是小车，因此，实验中不必使砝码及砝码盘的质量远小于小车的质量。（2）a0.88 m/s2.（3）实验中本应有（m0m）gMa，由于实验中未计入砝码盘质量m0，测得的图象与真实图象相比沿F轴左移m0g，图象将不过原点。由图象及上述分析可知，m0g0.08 N。1在用实验探究加速度和力、质量的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，不正确的是A实验的基本思想是：保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系B实验的基本思想是：保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系C在处理实验数据中，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比D在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比2在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，以下做法正确的是A平衡摩擦力时，应将重物用细绳通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，后接通电源D“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响3在做探究加速度与力、质量的关系的实验时，下列说法中错误的是A应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差B可以用天平测出小桶和砂的总质量m1，小车和砝码的总质量m2，根据公式am1g/m2求出小车的加速度C处理实验数据时采用描点法画图象，是为了减小误差D处理实验数据时采用a图象，是为了便于根据图线直观地作出判断4如图是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是A形成图（甲）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B形成图（乙）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C形成图（丙）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D形成图（丁）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小5一小组的同学用如图甲所示装置做“探究物体质量一定时，加速度与力的关系”实验。（1）下列说法正确的有_。A平衡摩擦力时，用细线一端挂空砝码盘，另一端与小车相连，将木板适当倾斜， 使小车在木板上近似做匀速直线运动B每次改变砝码及砝码盘总质量之后，应重新平衡摩擦力C应让砝码及砝码盘总质量远大于小车及里面钩码的总质量D可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力（2）乙图为实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分。从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两计数点之间都有4个点迹没有标出， 用刻度尺分别测量出A点到B、C、D、E的距离如图所示，己知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上，则此次实验中小车运动加速度的测量值a=_m/s2。（结果保留两位有效数字）（3）某同学平衡摩擦力后，改变砝码盘中砝码的质量，分别测量出小车的加速度a，以砝码的重力F为横坐标，以小车的加速度a为纵坐标，得如图丙所示的a-F图像，则图线不通过坐标原点的主要原因是_6如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。（1）在该实验中必须采用控制变量法。平衡摩擦后，应保持_不变，用钩码所受的重力作为_，用DIS测小车的加速度。 （2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据画出a-F关系图线（如图所示）。分析此图线的OA段可得出的实验结论是 。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是 。A小车与轨道之间存在摩擦 B导轨保持了水平状态C所挂钩码的总质量太大 D所用小车的质量太大 7某同学用图（a）所示的实验装置验证牛顿第二定律：（1）通过实验得到如图（b）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倾角 （填“偏大”或“偏小”）。 （2）该同学在平衡摩擦力后进行实验，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和砝码盘的总质量m满足 的条件（3）该同学得到如图（c）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个计数点，两计数点之间还有四个点未画出。由此可算出小车的加速度a = m/s2（保留两位有效数字）。8某实验小组通过研究发现，采用如图所示装置可以得到小车和小盘的质量，步骤如下：小车打点计时器纸带（1）取一盒总质量为m0=0.2 kg的砝码放置在小车上，不挂小盘，调节斜木板的倾角，使小车能匀速滑下；（2）挂上小盘，使小车无初速度滑下，用打点计时器打出纸带，并根据纸带计算加速度；（3）从小车上取质量为mx的砝码放到小盘中，重复步骤（2），测出对应的加速度；（4）改变mx的大小，重复步骤（3），得到mx及a的数据，作出a-mx的图线；步骤（1）中调节木板的倾角使小车能匀速下滑的目的是_。通过实验判断小车做匀速运动的依据是_。该实验中是否应该满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的质量？_（选填“是”或“否”）若求得图线的斜率k=25 m/（kgs2），截距b=0.5 m/s2，g取10 m/s2，则可知小盘的质量m1=_kg，小车的质量m2=_kg。9“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。甲乙 （1）某同学在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示。计时器打点的周期为T。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，标上1、2、3、4、5、6、7、8，测量并计算出的相邻计数点之间的距离如下表：x1x2x3x4x5x6x7距离（cm）3.523.683. 833.914.164.324.47该同学分析数据后发现有一距离计算错了，这段距离是 （填符号）。该同学剔除该数据后，利用其他6个数据正确计算出了加速度。该同学计算加速度的表达式为 。 （2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力 F的实验数据如下表：请根据实验数据在下图中作出a-F的关系图象。砝码盘中砝码总重力F（N）0.1960.3920.5880.7840.980加速度a（ms2）0.691.181.662.182.70该实验的研究对象是 ，根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点，对照本实验提供数据，分析主要原因是 。10某同学用如图所示的装置探究小车加速度与合外力的关系。图中小车A左端连接一纸带并穿过打点计时器B的限位孔，右端用一轻绳绕过滑轮系于拉力传感器C的下端，A、B置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上。不计绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量。实验时，先接通电源再释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。该同学在保证小车A质量不变的情况下，通过改变P的质量来改变小车A所受的外力，由传感器和纸带测得的拉力F和加速度a数据如下表所示。AB纸带PC次数12345F/N0.100.180.260.300.40a/（ms-2）0.080.220.37 0.59（1）第4次实验得到的纸带如图所示，O、A、B、C和D是纸带上的五个计数点，每两个相邻点间有四个点没有画出，A、B、C、D四点到O点的距离如图。打点计时器电源频率为50 Hz。根据纸带上数据计算出小车加速度a为 m/s2。0.441.312.624.35单位：cmOABCD（2）在实验中， （选填“需要”或“不需要”）满足重物P的质量远小于小车A的质量。（3）根据表中数据，在图示坐标系中作出小车加速度a与力F的关系图象。F/Na/（ms-2）00.10.20.30.40.10.20.30.40.50.6 （4）根据图象推测，实验操作中重要的疏漏是 。11用如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力。（1）某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图乙，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止。请问这位同学的操作是否正确？答：_。（填正确或错误）（2）如果这位同学按如（1）中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下的a-F图线是下图中的_（将选项代号的字母填在横线上）。（3）打点计时器使用的交流电频率f50 Hz。下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出。写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a_。根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为_ m/s2（结果保留两位有效数字）。12某实验小组为探究加速度与力之间的关系设计了如图（a）所示的实验装置，用钩码所受重力作为小车所受的拉力，用DIS（数字化信息系统）测小车的加速度。通过改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图（b）所示。（1）图线 是在轨道水平的情况下得到的（选填“I”或“II”）（2）小车和位移传感器发射部分的总质量为 kg，小车在水平轨道上运动时受到的摩擦力大小为 N。（3）某同学用小车做“研究匀变速直线运动”实验时，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），如图所示，纸带上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50 Hz。该小车做匀变速直线运动的加速度a= m/s2，与纸带上D点相对应的瞬时速度v= m/s（答案均要求保留3位有效数字）。13（xx全国新课标卷）某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下：（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。（2）将n（依次取n=1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余Nn个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。（3）对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图象如图（b）所示；由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表。n123450.200.580.781.00（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a-n图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。（5）利用an图象求得小车（空载）的质量为_kg（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8 ms2）。（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_（填入正确选项前的标号）Aan图线不再是直线Ban图线仍是直线，但该直线不过原点Can图线仍是直线，但该直线的斜率变大14（xx课标全国卷）某同学利用图（a）所示实验装置即数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图（b）所示，实验中小车（含发射器）的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：图（a） 图（b） （1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_（填“线性”或“非线性”）的关系。（2）由图（b）可知，图线不经过远点，可能的原因是_。（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_，钩码的质量应满足的条件是_。1D【解析】本实验就是利用控制变量法得到a，F，m三者的关系，A，B，C所述符合实验的思路和道理符合要求，故正确。2B【解析】平衡摩擦力时，小车不挂重物，故A错，实验时应先接通电源后放开小车，C错，实验时应满足小车的质量远大于重物的质量，否则误差很大，D错。3B【解析】实验中应满足A所述的条件，故A正确；实验中加速度不能根据公式求解，故B错误；画图象时偏离较远的点已舍弃，误差较小，故C正确；采用a图象，图象为直线，更直观，故D对。4AD【解析】（甲）图表明，当尚未加拉力时，小车就有加速度，造成的原因是平衡摩擦力时木板倾角过大；（乙）图表明，当0即质量无穷大时，在一个有限大小的力作用下产生了加速度，故也是因为平衡摩擦力时木板倾角过大；（丁）图图线与轴交点表明，小车在一拉力作用下，加速度却为0，故是因为平衡摩擦力时木板倾角过小。5（1）D （2）1.2 （3）没有考虑砝码盘的重力【解析】（1）平衡摩擦力时，将木板适当倾斜，使小车在木板上近似做匀速直线运动，不用挂空砝码盘，A错；每次改变砝码及砝码盘总质量之后，应重新平衡摩擦力，B错；砝码及砝码盘总质量应远小于小车及里面钩码的总质量，此时可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力，C错，D正确。所以选D。（2）逐差法求加速度，T=0.1 s，由，代入数据得a =1.2 m/s2。（3）未放入砝码时，小车已有加速度，可以判断原因是未计入砝码盘的重力。6（1）小车的总质量 小车所受外力 （2）在质量不变的条件下，加速度与外力成正比 C【解析】（1）“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验采用了控制变量法来验证牛顿第二定律，所以应保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受外力，来探究力与加速度的关系；（2）由OA段是直线，证明了a-F成正比设钩码的质量为m，小车的质量为M，以小车、钩码整体为研究对象得：，以小车为研究对象得，联立解得，当时，本实验用钩码的总重力代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力，小盘和砝码的总质量越接近于小车的质量，误差越大；反之小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，实验误差越小，所以本实验的选项C正确。7（1）偏大 （2）M远大于m （3）0.20【解析】（1）图中当F=0时，a0。也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是平衡摩擦力时角度过大；（2）根据牛顿第二定律得，解得，则绳子的拉力，知当砝码总质量远小于滑块质量时，滑块所受的拉力等于砝码的总重力，所以应满足的条件是砝码的总质量远小于滑块的质量。（3）由得。8【答案】平衡摩擦力 打点计时器打出的纸带点迹分布均匀 否 0.02 0.18 【解析】为使小车受到的合外力等于绳子的拉力，应平衡摩擦力，不挂小盘，调节斜木板的倾角，使小车能匀速滑下，是为了平衡摩擦力；打点计时器的打点时间间隔相等，若打点计时器打出的纸带点迹分布均匀，说明小车做匀速运动；从小车上取质量为mx的砝码放到小盘中，小盘、小车、砝码的总质量是保持不变的，故不需要满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的质量；，图线的斜率k=25 m/（kgs2），截距b=0.5m/s2，斜率，联立解得：m1=0.02 kg m2=0.18 kg。9（1）x4 （2）a-F图象如图所示 小车、砝码盘和砝码组成的系统 未计入砝码盘的重力【解析】（1）因小车做匀变速运动，根据匀变速直线运动的推论，可判断，x4计算错误；根据匀变速运动的规律可得：，联立得：；（2） 描点作图，如图所示 从小车上取下砝码放在砝码盘里，小车、砝码盘和砝码组成的系统的质量保持不变，所以研究对象为小车、砝码盘和砝码组成的系统；由图知力F等于零时，加速度不为零，故是因为未计入砝码盘的重力10（1）0.43 （2） 不需要 （3）如图所示F/Na/（ms-2）00.10.20.30.40.10.20.30.40.50.6（4）没有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不足【解析】（1）根据逐差法，代入数据解得：a=0.43 m/s2；（2 ）绳上的拉力由传感器直接测得，故不需要满足重物P的质量远小于小车A的质量；（3）如图所示F/Na/（ms-2）00.10.20.30.40.10.20.30.40.50.6（4）由图知，图象与F轴相交，拉力小于某一数值时，加速度为零，所以是因为没有平衡摩擦力或者摩擦力平衡的不够。11（1）错误 （2）C （3） 0.60【解析】（1）如果垫高一端，小车开始从静止滑下，表明物体做初速度为零的匀加速直线运动，小车有加速度了，即。（2）由于按照第（1）步的操作进行实验，实验之前已经有加速度了，纵坐标为正值，a与F不再是正比例关系，而应是一次函数关系。（3）由于纸带是4段，则加速度为。12【答案】（1） （2）1 kg 1 N （3）1.93 m/s2 1.19 m/s【解析】（1）轨道水平时，小车在运动过程中受摩擦力的作用，故当拉力较小时，小车不动，加速度为零，即图像应与F轴正半轴相交，所以是图像；（2）根据牛顿第二定律知，a-F图象的斜率等于质量的倒数，由图可得小车和位移传感器发射部分的总质量为1 kg；当拉力F等于1 N时小车开始运动，故小车在水平轨道上运动时受到的摩擦力大小为1 N；（3）根据逐差法，其中T=0.01 s，代入数据可得加速度a=1.93 m/s2；根据匀变速直线运动的规律，解得v=1.19 m/s。13（3）0.39（4）如图所示（5）0.45（6）BC【解析】（3）因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，故将（2，0.78）代入可得。（4）根据描点法可得如图所示图线。（5）根据牛顿第二定律可得，代入m=0.010 kg，n=1、2、3、4、5，以及相应的加速度求可得。（6）因为如果不平衡摩擦力，则满足的形式，所以故直线不过原点，但仍是直线，A错误B正确；随着n的增大，小车的总质量在减小，故直线的斜率变大，故C正确。【考点定位】验证牛顿第二定律的应用【方法技巧】对于高中实验，要求能明确实验原理，认真分析各步骤，从而明确实验方法；同时注意掌握图象的性质，能根据图象进行分析，明确对应规律的正确应用。14【答案】（1）非线性（2）存在摩擦力（3）调整轨道倾斜度以平衡摩擦力远小于小车质量【解析】（1）根据该同学描绘的加速度和钩码质量的图象是一条曲线而不是直线，所以是非线性关系。（2）根据图（b）可知当钩码有一定质量，即细线有一定拉力时，小车加速度仍等于0，说明小车合力等于0，所以可能除拉力外小车还受到摩擦力作用。（3）实验改进部分有两个要求，第一个就是图象不过原点，需要平衡摩擦力，所以调整轨道倾斜度，第二个就是图象是曲线，因为小车的合力即细线拉力并不等于钩码重力，而是拉力只有当时。，图象近似为直线。【考点定位】探究牛顿第二定律实验探究【方法技巧】从原理出发，即F=ma，分析不过原点，不成正比的原因，重点是对原理的理解。 一、牛顿第二定律1内容：物体加速度的大小跟 成正比，跟物体的 成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。2关系式：F= ma，式中F为物体所受的 ，k是比例系数。3对牛顿第一定律的理解（1）瞬时性：根据牛顿第二定律，对于质量确定的物体而言，其加速度的大小和方向完全由物体受到的合力的大小和方向所决定。加速度和物体所受的合力是瞬时对应关系，即同时产生、同时变化、同时消失，保持 关系。（2）矢量性：F=ma是一个矢量式，力和加速度都是矢量，物体的加速度的方向由物体所受 的方向决定。已知F合的方向，可推知a的方向，反之亦然。（3）同体性：a=中各量都是属于同一物体的，即研究对象的统一性。（4）独立性：F产生的a是物体的合加速度，x方向的合力产生x方向的加速度，y方向的合力产生y方向的加速度，牛顿第二定律的分量式为 。二、力的单位1在国际单位制中力的单位是牛顿，符号为 ，它是根据牛顿第二定律定义的：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力，叫做1 N，即 。 .2比例系数k的意义（1）在F=kma中，k的选取有一定的任意性。（2）在国际单位制中k=1，牛顿第二定律的数学表达式为： ，式中F、m、a的单位分别为N，kg，m/s2。作用力 质量 合外力 一一对应 合力 Fx=max，Fy=mayN 1 N=kg m/s2 F=ma一、牛顿第二定律的理解 【例题1】一质点受多个力的作用，处于静止状态。现使其中一个力的大小逐渐减小到零，再沿原方向逐渐恢复到原来的大小。在此过程中，其他力保持不变，则质点的加速度大小a和速度大小v的变化情况是Aa和v都始终增大Ba和v都先增大后减小Ca先增大后减小，v始终增大Da和v都先减小后增大参考答案：C试题解析：质点在多个力作用下处于静止状态时，其中一个力必与其余各力的合力等值反向。当该力大小逐渐减小到零的过程中，质点所受合力从零开始逐渐增大，做加速度逐渐增大的加速运动；当该力再沿原方向逐渐恢复到原来大小的过程中，质点所受合力方向仍不变，大小逐渐减小到零，质点沿原方向做加速度逐渐减小的加速运动，故C正确。二、力与运动的关系（1）力是产生加速度的原因。（2）作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律。（3）速度的改变需经历一定的时间，不能突变；有力就一定有加速度，但有力不一定有速度。【例题2】如图所示，在水平向右做匀加速直线运动的平板车上有一圆柱体，其质量为m且与竖直挡板及斜面间均无摩擦。当车的加速度a突然增大时，斜面对圆柱体的弹力F1和挡板对圆柱体的弹力F2的变化情况是（斜面倾角为）AF1增大，F2不变 BF1增大，F2增大CF1不变，F2增大 DF1不变，F2减小参考答案：C试题解析：对圆柱体受力分析，沿水平方向和竖直方向建坐标系，分别根据平衡条件和牛顿第二定律得F1cos =G，F2F1sin =ma，故随着加速度的增大，F1不变，F2增大，C正确，A、B、D错误。三、牛顿第二定律的瞬时性（1）刚性绳（或接触面）不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断（或脱离）后，其弹力立即消失，不需要形变恢复时间。（2）弹簧（或橡皮绳）两端同时连接（或附着）有物体的弹簧（或橡皮绳），特点是形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变。【例题3】水平面上有一个质量为m=2 kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成=45角的不可伸长的轻绳一端相连，如图所示，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。已知小球与水平面间的动摩擦因数=0.2，当剪断轻绳的瞬间，取g=10 m/s2，以下说法正确的是A此时轻弹簧的弹力大小为20 NB小球的加速度大小为8 m/s2，方向向左C若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度大小为10 m/s2，方向向右D若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度为0参考答案：ABD试题解析：因为未剪断轻绳时水平面对小球的弹力为零，故小球在绳没有断时受重力、轻绳的拉力FT和弹簧的弹力F作用而处于平衡状态。依据平衡条件得：竖直方向有FTcos =mg，水平方向有FTsin =F，解得轻弹簧的弹力为F=mgta