2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律實(shí)驗(yàn)探究加速度與物體受力物體質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)案滬科版

PAGE14-試驗(yàn)探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系基本原理與操作裝置及器材操作要領(lǐng)1.平衡摩擦力：不懸掛小盤，但小車連著紙帶；不重復(fù)平衡摩擦力。2.試驗(yàn)條件：Mm，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。3.一先一后一按?。鹤兏托≤囐|(zhì)量后，每次起先時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，后放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。4.作圖：作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要適當(dāng)，各量須采納國際單位，這樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，誤差會(huì)小些。二、數(shù)據(jù)處理及試驗(yàn)結(jié)論1.計(jì)算加速度：依據(jù)紙帶上的點(diǎn)利用Δx＝aT2及逐差法求a。2.作圖象找關(guān)系(1)作a－F的圖象，若這些點(diǎn)在一條直線上，如圖1甲所示，證明白加速度與力成正比。(2)作a－eq\f(1,M)圖象，若圖象為始終線，如圖乙所示，則證明加速度與質(zhì)量成反比。圖1誤差分析1.偶然誤差質(zhì)量測量不精確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量不精確、作圖不精確。2.系統(tǒng)誤差(1)摩擦力平衡不精確，紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行。(2)整體的加速度a＝eq\f(mg,M＋m)；小車的合力F＝Ma＝eq\f(M,M＋m)·mg<mg。認(rèn)為小盤和砝碼的總重力mg是小車的合力，而事實(shí)上小車的合力要小于小盤和砝碼的總重力。如圖2中AB段偏離了直線，不滿意Mm的條件。圖2教材原型試驗(yàn)命題角度試驗(yàn)操作與誤差分析【例1】(2024·廣東試驗(yàn)中學(xué)模擬)某試驗(yàn)小組利用如圖3所示的裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。圖3(1)試驗(yàn)中除了須要小車、砝碼、托盤、細(xì)繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓溝通電源、兩根導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶之外，還須要__________、__________。(2)下列做法正確的是__________。A.調(diào)整滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行B.在調(diào)整木板傾斜角度平衡小車受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的托盤通過定滑輪拴在小車上C.試驗(yàn)時(shí)，先放開小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D.通過增減小車上的砝碼變更質(zhì)量時(shí)，不須要重新調(diào)整木板傾斜度E.用托盤和盤內(nèi)砝碼的重力作為小車和車上砝碼受到的合外力，為減小誤差，試驗(yàn)中肯定要保證托盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量(3)某同學(xué)以小車和車上砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)eq\f(1,M)為橫坐標(biāo)，小車的加速度a為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出的a－eq\f(1,M)關(guān)系圖線如圖4所示。由圖可分析得出：加速度與質(zhì)量成__________關(guān)系(填“正比”或“反比”)；圖線不過原點(diǎn)說明試驗(yàn)有誤差，引起這一誤差的主要緣由是平衡摩擦力時(shí)長木板的傾角__________(填“過大”或“過小”)。圖4解析(1)試驗(yàn)中須要用托盤和砝碼的總重力表示小車受到的拉力，需測量托盤的質(zhì)量，所以還須要天平。試驗(yàn)中須要用刻度尺測量紙帶上點(diǎn)跡間的距離，從而得出加速度，所以還須要刻度尺。(2)平衡摩擦力時(shí)應(yīng)系上紙帶，不能掛托盤；調(diào)整滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡摩擦力后細(xì)繩與木板平行，且托盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量時(shí)，托盤和砝碼的總重力近似等于小車和車上砝碼受到的合外力，E項(xiàng)正確；試驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)先接通電源，后釋放小車，使得紙帶上點(diǎn)跡多一些，以便于測量加速度，還要多測幾組數(shù)據(jù)減小偶然誤差，C項(xiàng)錯(cuò)誤；通過增減小車上的砝碼變更質(zhì)量時(shí)，不須要重新調(diào)整木板的傾斜角度，D項(xiàng)正確。(3)a－eq\f(1,M)圖象是一條直線，a與M成反比；圖象在a軸上有截距，這是平衡摩擦力時(shí)木板的傾角過大造成的。答案(1)天平刻度尺(2)ADE(3)反比過大命題角度試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理【例2】用如圖5甲所示的裝置探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系。(1)試驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分如圖乙所示。紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的溝通電源上。則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，小車的速度vB＝________m/s。多測幾個(gè)點(diǎn)的速度做出v－t圖象，就可以算出小車的加速度。圖5(2)為探討加速度和力的關(guān)系，要保證________的總質(zhì)量不變，變更砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，重復(fù)做幾次試驗(yàn)，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)來探討加速度和力的關(guān)系。(3)在探討加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要保證砂和砂桶的質(zhì)量不變。若砂和砂桶的質(zhì)量m與小車的總質(zhì)量M間的關(guān)系不滿意條件mM，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a和eq\f(1,M＋m)的圖線，則圖線應(yīng)如下圖中的________所示(選填正確選項(xiàng)的字母)。解析(1)因相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出，故相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間為T＝0.1s，依據(jù)平均速度的推論得，B點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于AC段的平均速度，則有：vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(13.30－4.50,2×0.1)×10－2m/s＝0.44m/s。(2)為探討加速度和力的關(guān)系，要保證小車的質(zhì)量不變。(3)砂桶和小車一起運(yùn)動(dòng)，依據(jù)牛頓其次定律，對砂桶：mg－F＝ma，對小車：F＝Ma，聯(lián)立得：a＝eq\f(1,M＋m)mg，而砂和砂桶的質(zhì)量m不變，由此可知a－eq\f(1,M＋m)圖象是一條通過原點(diǎn)的直線，故選C。答案(1)0.44(0.43～0.45均可)(2)小車(3)C試驗(yàn)拓展創(chuàng)新命題角度試驗(yàn)器材的改進(jìn)【例1】在用DIS探討小車加速度與外力的關(guān)系時(shí)，某試驗(yàn)小組先用如圖6a所示的試驗(yàn)裝置。重物通過滑輪用細(xì)線拉小車，位移傳感器(放射器)隨小車一起沿傾斜軌道運(yùn)動(dòng)，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端。試驗(yàn)時(shí)將重物的重力作為拉力F，變更重物重力重復(fù)試驗(yàn)四次，列表記錄四組數(shù)據(jù)：a/(m·s－2)2.012.984.025.01F/N1.002.003.004.00圖6(1)在圖c所示的坐標(biāo)紙上作出小車加速度a隨拉力F變更的圖線。(2)從所得圖線分析該試驗(yàn)小組在操作過程中的不當(dāng)之處_____________。(3)假如試驗(yàn)時(shí)，在小車和重物之間接一不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器來測量拉力F，試驗(yàn)裝置如圖b所示，從理論上分析，該試驗(yàn)圖線的斜率與(1)中所得圖線的斜率相比將________。(填“變大”“變小”或“不變”)解析(1)依據(jù)已知數(shù)據(jù)，畫出小車加速度a和拉力F的關(guān)系圖線如圖所示。(2)由圖象可知，當(dāng)小車?yán)榱銜r(shí)，已經(jīng)產(chǎn)生了加速度，故在操作過程中軌道的傾角過大，平衡摩擦力過度。(3)依據(jù)牛頓其次定律得，掛重物時(shí)，a＝eq\f(F,M＋m)，圖線的斜率表示系統(tǒng)質(zhì)量的倒數(shù)。用力傳感器時(shí)，加速度a＝eq\f(F,M)，圖線的斜率表示小車質(zhì)量M的倒數(shù)，可知圖線的斜率變大。答案(1)見解析圖(2)軌道傾角過大(或平衡摩擦力過度)(3)變大命題角度試驗(yàn)情景的拓展【例2】為了探究物體質(zhì)量肯定時(shí)加速度與力的關(guān)系，甲、乙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖7所示的試驗(yàn)裝置，其中M為小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的總質(zhì)量，m0為滑輪的質(zhì)量。力傳感器可測出輕繩中的拉力大小。圖7(1)試驗(yàn)時(shí)，肯定要進(jìn)行的操作是__________。A.用天平測出砂和砂桶的總質(zhì)量B.將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力C.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的示數(shù)D.為減小誤差，試驗(yàn)中肯定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M(2)甲同學(xué)在試驗(yàn)中得到如圖8所示的一條紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采納的是頻率為50Hz的溝通電，依據(jù)紙帶可求出小車的加速度為__________m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。圖8(3)甲同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的a－F圖線是一條直線，如圖9所示，圖線與橫坐標(biāo)的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量M＝__________。圖9圖10A.eq\f(1,tanθ) B.eq\f(1,tanθ)－m0C.eq\f(2,k)－m0 D.eq\f(2,k)(4)乙同學(xué)依據(jù)測量數(shù)據(jù)作出如圖10所示的a－F圖線，該同學(xué)做試驗(yàn)時(shí)存在的問題是_________________________________。解析(1)驗(yàn)證牛頓其次定律的試驗(yàn)原理是F＝Ma，本題繩中拉力可以由力傳感器測出，不須要用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不須要使砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，A、D錯(cuò)誤；用力傳感器測量繩子的拉力，則力傳感器示數(shù)的2倍等于小車受到的合外力大小，須要平衡摩擦力，B正確；釋放小車之前應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車，該試驗(yàn)還須要記錄力傳感器的示數(shù)，C正確。(2)由逐差法計(jì)算加速度a＝eq\f(（x34＋x45＋x56）－（x01＋x12＋x23）,（3T）2)＝2.00m/s2。(3)對小車與滑輪組成的系統(tǒng)，由牛頓其次定律得a＝eq\f(2,m0＋M)F，圖線的斜率為k，則k＝eq\f(2,m0＋M)，故小車的質(zhì)量M＝eq\f(2,k)－m0，故選項(xiàng)C正確。(4)圖線在F軸上的截距不為零，說明力傳感器顯示有拉力時(shí)，小車仍舊靜止，這是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠造成的。答案(1)BC(2)2.00(3)C(4)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠命題角度試驗(yàn)?zāi)康牡淖兏纠?】(2024·全國卷Ⅱ，22)如圖11(a)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了測量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的試驗(yàn)。所用器材有：鐵架臺(tái)、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50Hz的溝通電源、紙帶等?；卮鹣铝袉栴}：(a)圖11(1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝__________(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)。(2)某次試驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角使θ＝30°。接通電源，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止起先沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清楚的一條紙帶，如圖(b)所示。圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)。重力加速度為9.80m/s2，可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________(結(jié)果保留2位小數(shù))。解析(1)鐵塊受重力、木板彈力及摩擦力作用，由牛頓其次定律得mgsinθ－μFN＝ma且FN＝mgcosθ解以上兩式得μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)。(2)由逐差法求鐵塊加速度a＝eq\f(（x5＋x6＋x7）－（x1＋x2＋x3）,12T2)＝eq\f(（76.39－31.83）－20.90,12×0.12)×10－2m/s2≈1.97m/s2代入μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)，得μ≈0.35。答案(1)eq\f(gsinθ－a,gcosθ)(2)0.351.(2024·浙江選考)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)中，(1)下列儀器須要用到的是________(多選)。(2)下列說法正確的是________(多選)。A.先釋放紙帶再接通電源B.拉小車的細(xì)線應(yīng)盡可能與長木板平行C.紙帶與小車相連端的點(diǎn)跡較疏D.輕推小車，拖著紙帶的小車能夠勻速下滑說明摩擦力已被平衡(3)如圖12所示是試驗(yàn)時(shí)打出的一條紙帶，A、B、C、D…為每隔4個(gè)點(diǎn)取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，據(jù)此紙帶可知小車在D點(diǎn)的速度大小為________m/s(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位)。圖12解析(1)本試驗(yàn)通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上點(diǎn)的分布求物體的加速度，須要通過變更小車質(zhì)量，用限制變量法探討加速度、質(zhì)量、合外力之間的關(guān)系，所以選擇儀器A、D。(2)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，再釋放小車，A錯(cuò)誤；為了保證繩子拉力沿木板方向，所以繩子要與木板平行，所以B正確；起先運(yùn)動(dòng)時(shí)小車速度較小，點(diǎn)間距較小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；連紙帶的小車勻速下滑時(shí)表示小車所受合外力為零，說明摩擦力已被平衡，選項(xiàng)D正確。(3)依據(jù)vD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(（6.50－2.40）×10－2,2×0.1)m/s＝0.21m/s。答案(1)AD(2)BD(3)0.212.某同學(xué)用如圖13甲所示的裝置做“探究物體的加速度與力的關(guān)系”的試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)保持小車的質(zhì)量不變，用鉤碼的重力作為小車受到的合外力，依據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在小車后端拖動(dòng)的紙帶上打出的點(diǎn)跡計(jì)算小車運(yùn)動(dòng)的加速度。圖13(1)試驗(yàn)時(shí)先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是________________________________________。(2)圖乙為試驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，從比較清楚的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡沒有標(biāo)出，測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)之間的距離，如圖乙所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的溝通電源兩端，則此次試驗(yàn)中小車運(yùn)動(dòng)的加速度的測量值a＝__________m/s2。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(3)試驗(yàn)時(shí)變更所掛鉤碼的質(zhì)量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度。依據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)畫出a－F關(guān)系圖線，如圖14所示。試分析：圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)O的緣由是______________________________________________；圖線上部彎曲的緣由是_______________________________________。圖14解析(1)反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，目的是平衡摩擦力。(2)由逐差法求解加速度，a＝eq\f(（xCD＋xDE）－（xAB＋xBC）,（2T）2)，其中xAB＝3.90cm，xBC＝4.90cm，xCD＝5.90cm，xDE＝6.90cm，T＝0.1s，則a＝1.0m/s2。(3)由a－F圖象可知，當(dāng)加速度為0時(shí)，外力F≠0，圖線不過原點(diǎn)O的緣由是沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠。小車的加速度實(shí)際是a＝eq\f(1,M＋m)mg，起先時(shí)，由于滿意Mm，圖線斜率近似為eq\f(1,M)，其圖線近似為直線，隨著m的增大，a－F圖線的斜率不再是eq\f(1,M)，而是eq\f(1,M＋m)，故圖線上部是彎曲的。答案(1)平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的摩擦阻力(2)1.0(3)沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠未滿意拉車的鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量3.甲、乙兩同學(xué)均設(shè)計(jì)了測量動(dòng)摩擦因數(shù)的試驗(yàn)。已知重力加速度為g。圖15(1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置如圖15甲所示，其中A為置于水平面上的質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計(jì)，連接彈簧的細(xì)繩水平。試驗(yàn)時(shí)用力拉動(dòng)A，當(dāng)C的示數(shù)穩(wěn)定后(B仍在A上)，讀出其示數(shù)F，則該設(shè)計(jì)能測出__________(填“A與B”或“A與地面”)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，且μ＝__________。(2)乙同學(xué)的設(shè)計(jì)如圖乙所示。他在一端帶有定滑輪的長木板上固定A、B兩個(gè)光電門，與光電門相連的計(jì)時(shí)器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計(jì)能顯示掛鉤處所受的拉力，長木板固定在水平面上，物塊與滑輪間的細(xì)繩水平。試驗(yàn)時(shí)，多次變更砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止起先運(yùn)動(dòng)，讀出多組測力計(jì)示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；在坐標(biāo)系中作出的F－eq\f(1,t2)圖線如圖丙所示，圖線的斜率為k，與縱軸的截距為b。因乙同學(xué)不能測出物塊質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)當(dāng)測出的物理量為__________________________(填所測物理量及其符號)。依據(jù)所測物理量及圖線信息，可知物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)表達(dá)式為μ＝__________。解析(1)當(dāng)B處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)跟B所受的滑動(dòng)摩擦力Ff大小相等，B對木板A的壓力大小等于B的重力mg，由Ff＝μFN得μ＝eq\f(Ff,FN)＝eq\f(F,mg)。(2)F－μmg＝ma，x＝eq\f(1,2)at2，得F－μmg＝m·eq\f(2x,t2)，結(jié)合圖象可得b＝μmg，k＝2mx，解得μ＝eq\f(2xb,kg)。答案(1)A與Beq\f(F,mg)(2)光電門A、B之間的距離xeq\f(2xb,kg)4.(2024·江蘇揚(yáng)州中學(xué)考試)某探討性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證牛頓其次定律，試驗(yàn)裝置如圖16甲所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔肯定距離的兩處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會(huì)輸出高電壓，兩光電傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左做加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時(shí)，通過計(jì)算機(jī)可以得到電壓U隨時(shí)間t變更的圖象，如圖乙所示。圖16(1)試驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的Δt1____Δt2(選填“＞”“＝”或“<”)時(shí)，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。(2)用螺旋測微器測遮光條寬度d，測量結(jié)果如圖丙所示，則d＝__________mm。(3)滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計(jì)算機(jī)得到的圖象如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要對滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)驗(yàn)證牛頓其次定律，還應(yīng)測出兩光電門間距離L和____________________(寫出物理量的名稱及符號)。(4)若上述物理量間滿意關(guān)系式____________________，則表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)滿意牛頓其次定律。解析(1)檢驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌水平的方法是輕推滑塊，看滑塊是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)當(dāng)選擇Δt1＝Δt2。(2)本題中固定刻度的讀數(shù)為8mm(半毫米刻度線未露出)，可動(dòng)刻度上與固定刻度水平線所對的讀數(shù)為47.3(要估讀一位)，所以遮光條的寬度d＝8.473mm。(3)對滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)，由牛頓其次定律得mg＝(m＋M)a，依據(jù)公式veq\o\al(2,2)＝veq\o\al(2,1)＋2aL，即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)))eq\s\up12(2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt1)))eq\s\up12(2)＋2aL，結(jié)合題中Δt1、Δt2、d、L，可以測量加速度，故還須要測量滑塊P和遮光條的總質(zhì)量M。(4)將(3)中的方程聯(lián)立知，只需證明mg＝eq\f(1,2L)(M＋m)(eq\f(d,Δt2))2－eq\f(1,2L)(M＋m)(eq\f(d,Δt1))2。答案(1)＝(2)8.473(在8.472～8.474之間均算對)(3)滑塊P和遮光條的總質(zhì)量M(4)mg＝eq\f(1,2L)(M＋m)(eq\f(d,Δt2))2－eq\f(1,2L)(M＋m)(eq\f(d,Δt1))25.(2024·江蘇單科，11)某同學(xué)利用如圖17所示的試驗(yàn)裝置來測量重力加速度g。細(xì)繩跨過固定在鐵架臺(tái)上的輕質(zhì)滑輪，兩端各懸掛一只質(zhì)量為M的重錘。試驗(yàn)操作如下：圖17①用米尺量出重錘1底端距地面的高度H；②在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼；③左手將重錘2壓在地面上，保持系統(tǒng)靜止。釋放重錘2，同時(shí)右手開啟秒表，在重錘1落地時(shí)停止計(jì)時(shí)，記錄下落時(shí)間；④重復(fù)測量3次下落時(shí)間，取其平均值作為測量值t。請回答下列問題：(1)步驟④可以減小對下落時(shí)間t測量的________(選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差。(2)試驗(yàn)要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小許多，主要是為了________。A.使H測得更精確B.使重錘1下落的時(shí)間長一些C.使系統(tǒng)的總質(zhì)量近似等于2MD.使細(xì)繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等(3)滑輪的摩擦阻力會(huì)引起試驗(yàn)誤差?，F(xiàn)供應(yīng)一些橡皮泥用于減小該誤差，可以怎么做？(4)運(yùn)用橡皮泥改進(jìn)試驗(yàn)后，重新進(jìn)行試驗(yàn)測量，并測出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0。用試驗(yàn)中的測量量和已知量表示g，得g＝________。解析(1)步驟④多次測量取平均值是為了減小偶然誤差。(2)試驗(yàn)要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小許多，這樣可以使重錘1下落的加速度小一些，依據(jù)H＝eq\f(1,2)at2可知，可以使重錘1下落的時(shí)間長一些，便于測量時(shí)間，選項(xiàng)B正確。(3)在重錘1上粘些橡皮泥，調(diào)整橡皮泥質(zhì)量，直至輕拉重錘1能夠視察到重錘1勻速下落。(4)對兩個(gè)重錘、小鉤碼和橡皮泥組成的系統(tǒng)，由牛頓其次定律，mg＝(2M＋m＋m0)a，重錘1下落，依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律H＝eq\f(1,2)at2，聯(lián)立解得g＝eq\f(2（2M＋m＋m0）H,mt2)。答案(1)偶然(2)B(3)在重錘1上粘上橡皮泥，調(diào)整橡皮泥質(zhì)量直至輕拉重錘1能視察到其勻速下落(4)eq\f(2（2M＋m＋m0）H,mt2)6.某物理課外小組利用圖18中的裝置探究物