实验4 验证牛顿第二定律(题型专练)-2025年高考物理一轮复习实验专题考点.pdfVIP

长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。——李白

实验4验证牛顿第二定律则

一．多选题

1．研究小组的同学们用如图所示的装置探究物体的加速度与力、质量的关系之后，对此实验又做了进一步

的分析：在实验前通过垫块已经平衡了阻力，且砂和砂桶的总质量远小于小车和车上砝码的总质量，由

静止释放小车后，下列说法中正确的是（）

A．砂和砂桶减少的重力势能大于车和砝码增加的动能

B．砂和砂桶的动量变化等于对应过程中其所受重力的冲量

C．小车和砝码增加的动量等于对应过程中细绳对小车拉力的冲量

D．小车和砝码增加的动能等于对应过程中细绳对小车拉力所做的功

【答案】ACD

【解析】A、将小车（含车上砝码）和砂（含砂桶）当成一个系统，在小车（含车上砝码）运动过程中，

木板对小车的摩擦力要做负功，即小车运动过程除重力外还要克服摩擦力做功，故系统机械减小，所以

砂和砂桶减少的重力势能大于车和砝码增加的动能，故A正确；

B、以砂和砂桶为研究对象，受到自身的重力以及绳子的拉力，根据动量定理得到：砂和砂桶的动量变

化等于对应过程中其所受重力与绳子拉力的合力所产生的冲量，故B错误；

CD、平衡摩擦力后，小车和砝码所受的合力就是绳子的拉力，根据动量定理得到：小车和砝码增加的动

量等于对应过程中细绳对小车拉力的冲量；根据动能定理得到：小车和砝码增加的动能等于对应过程中

细绳对小车拉力所做的功，故CD正确；

故选：ACD。

2．如图是某同学利用教材提供的方案进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，正要打开夹子时的情况．某

同学指出了实验时的几个错误，其说法正确的有（）

A．该实验前没有平衡摩擦力

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博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。——《礼记》

B．拉小车的细线应平行桌面

C．实验电源应为交流电电源

D．释放小车前打点计时器应向左移动以靠近小车

【答案】ABC

【解析】A、木板水平放置，该实验前没有平衡摩擦力，故A正确。

B、如果细线不保持水平，那么小车的合力就不等于绳子的拉力。小车的合力就不能正确测量，故B正

确。

C、电火花和电磁计时器都使用交流电源，故C正确。

D、小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远，这样便于小车运动一段过程，从而能准确测量

小车的加速度，减小误差，故不能移动打点计时器，只能向右移动小车。故D错误。

故选：ABC。

二．实验题

3．某同学用如图甲所示装置做验证“保持合外力不变，加速度与质量成反比”的实验。部分实验步骤如下：

（1）将放在水平桌面上的气垫导轨左端垫高，力传感器固定在气垫导轨的上端，光电门固定在气垫导轨

的下端；

（2）将挡光片安装在滑块上，用天平测出滑块质量，用游标卡尺测量挡光片宽度d如图乙所示，则d＝

6.40mm；

（3）将滑块放在气垫导轨上，力传感器的挂钩与滑块连接，读出传感器示数F，用米尺测量挡光片中心

到光电门中心的距离L；

（4）解开挂钩，让滑块由静止开始运动，当滑块上的挡光片经过光电门时，光电计时器测得光线被挡光

片遮住的时间为△t，则滑块的加速度大小a＝（用L、d、△t表示）；

（5）改变滑块负重，测出滑块质量M，再将力传感器的挂钩与滑块连接，调整气垫导轨的倾斜角度，

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天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为。——《孟子》

使力传感器的示数仍为F，解开挂钩，让滑块由静止开始运动，测得挡光片挡光时间，得到加速度a；多

次重复实验，得到多组加速度a和质量M的数据，作a﹣图象，验证加速度与质量的关系；

（6）有同学提出本实验不必计算出加速度大小，可通过作下列C