摘要：D．牛顿第一定律可以通过实验来验证学科网

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一、本题共23小题，每小题3分，共69分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题意要求．选对得3分，不选、多选、错选均不得分．将答案涂写在答题卡上．

1．D 2．C 3．A 4．B 5．C 6．A 7．B 8．B 9．A 10．A 11．B 12．D 13．C

14．C 15．A 16．C 17．A 18．B 19．A 20．B 21．B 22．D 23．D

二、填空题：本大题共2小题，每空2分，共10分．

24．0.25（2分） 0.45（2分）

25．⑴控制变量（2分） ⑵没有平衡摩擦力（或摩擦力平衡不够）（2分）物体质量不变时，加速度与合外力成正比（2分）

三、解答题：本大题共3小题，共21分，解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，若只有最后答案而无演算过程的不得分．

26．（6分）由牛顿第二定律有（2分）

由运动学公式有（1分）

（1分）

代入数据解得 a=1m/s²， v=4m/s （1分）

s=8m （1分）

27．（6分）（1）地面对物体B的支持力为N，绳子的张力为T，对物体A由向心力公式有

（1分）

对物体B有（1分）

解得（1分）

（2）物体B刚脱离地面时，绳子的张力（1分）

对物体A由向心力公式有（1分）

解得（1分）

28．(9分)（1）小物块平抛运动的时间 =0.4s （1分）

由A到B有（1分）

在B点（1分）

代入数据解得 v₁=3 m/s （1分）

（2）对小物块由B到O过程有 mgR(1-sin37°)= E_k （1分）

又（1分）

代入解得 E_k=16.5J （1分）

（3）对物块沿斜面上滑过程，由功能关系有

mgLsin53°+μmgLcos53°= （1分）

由机械能守恒可知 v_C=v_B=5 m/s

解得 L=1m （1分）

实验：验证牛顿第一定律
滑块在水平的气垫导轨上运动，如果加速度为零，即可得出滑块做匀速直线运动的结论，从而验证牛顿第一定律．但实验结果往往显示滑块做的并不是匀速运动，而是减速运动．这是因为滑块在导轨上运动时，尽管有气垫的漂浮作用，但导轨与空气对滑块的阻力还是无法完全避免的．当导轨的一端垫高而斜置时，滑块的下滑力明显大于上述两种阻力，因此可以采用外推的方法来得到所需要的结论．实验装置如图所示．
如果滑块上的挡光片宽度为d，通过1、2两个光电门时的挡光时间分别为t₁和t₂，那么滑块通过两个光电门时的速度分别为v1=

、v2=

，测量出两个光电门之间的距离s，即可求出滑块的加速度a=

，从图中可看出，滑块的加速度a=gsinα=g

，所以当L不变时，a正比于h．改变h，测得一系列不同的a，然后作出a-h图线．如果a-h直线外推过原点，就是说当h=0时，a=0，即验证了牛顿第一定律．实验中应注意，h不能调得太小．因为h太小时，前面所说的导轨阻力和空气阻力将表现得明显起来．
（实验结果和讨论）某次实验中s=75.0cm，d=1.00cm．每个h高度做三次实验，毫秒计测量数据如下（单位为10^-4s）：

序号	垫高h（cm）	第一次[		第二次[		第三次[]
序号	垫高h（cm）	t₁	t₂	t₁	t₂	t₁	t₂
1	6.00	279	113	241	110	253	111
2	5.50	259	116	262	116	244	114
3	5.00	260	120	257	119	262	121
4	4.50	311	130	291	128	272	125
5	4.00	294	136	330	137	286	134
6	3.50	316	144	345	147	355	148
7	3.00	358	157	347	156	372	159

计算出来的加速度（单位m/s²）如下表：

	1	2	3	4	5	6	7
a₁	0.436	0.396	①	0.326	0.283	0.255	0.218
a₂	0.437	0.398	0.370	0.328	0.294	0.253	0.219
a₃	0.437	0.401	0.358	0.337	0.290	0.251	0.217
a	0.437	0.398	②	0.330	0.289	0.253	0.218

；
（2）在直角坐标系中作出a-h图线．
（3）结论：

．

实验：验证牛顿第一定律
滑块在水平的气垫导轨上运动，如果加速度为零，即可得出滑块做匀速直线运动的结论，从而验证牛顿第一定律．但实验结果往往显示滑块做的并不是匀速运动，而是减速运动．这是因为滑块在导轨上运动时，尽管有气垫的漂浮作用，但导轨与空气对滑块的阻力还是无法完全避免的．当导轨的一端垫高而斜置时，滑块的下滑力明显大于上述两种阻力，因此可以采用外推的方法来得到所需要的结论．实验装置如图所示．
如果滑块上的挡光片宽度为d，通过1、2两个光电门时的挡光时间分别为t₁和t₂，那么滑块通过两个光电门时的速度分别为 $数学公式$ 、 $数学公式$ ，测量出两个光电门之间的距离s，即可求出滑块的加速度 $数学公式$ ，从图中可看出，滑块的加速度 $数学公式$ ，所以当L不变时，a正比于h．改变h，测得一系列不同的a，然后作出a-h图线．如果a-h直线外推过原点，就是说当h=0时，a=0，即验证了牛顿第一定律．　实验中应注意，h不能调得太小．因为h太小时，前面所说的导轨阻力和空气阻力将表现得明显起来．
（实验结果和讨论）某次实验中s=75.0cm，d=1.00cm．每个h高度做三次实验，毫秒计测量数据如下（单位为10^-4s）：
序号垫高h（cm）第一次[ 第二次[ 第三次[]
t₁ t₂ t₁ t₂ t₁ t₂
1 6.00 279 113 241 110 253 111
2 5.50 259 116 262 116 244 114
3 5.00 260 120 257 119 262 121
4 4.50 311 130 291 128 272 125
5 4.00 294 136 330 137 286 134
6 3.50 316 144 345 147 355 148
7 3.00 358 157 347 156 372 159
计算出来的加速度（单位m/s²）如下表：
1 2 3 4 5 6 7
a₁ 0.436 0.396 ① 0.326 0.283 0.255 0.218
a₂ 0.437 0.398 0.370 0.328 0.294 0.253 0.219
a₃ 0.437 0.401 0.358 0.337 0.290 0.251 0.217
a 0.437 0.398 ② 0.330 0.289 0.253 0.218
（1）填写表格中的数据：
①；②；
（2）在直角坐标系中作出a-h图线．
（3）结论：；理由：．

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、v2=

，测量出两个光电门之间的距离s，即可求出滑块的加速度a=

，从图中可看出，滑块的加速度a=gsinα=g

序号	垫高h（cm）	第一次[		第二次[		第三次[]
序号	垫高h（cm）	t₁	t₂	t₁	t₂	t₁	t₂
1	6.00	279	113	241	110	253	111
2	5.50	259	116	262	116	244	114
3	5.00	260	120	257	119	262	121
4	4.50	311	130	291	128	272	125
5	4.00	294	136	330	137	286	134
6	3.50	316	144	345	147	355	148
7	3.00	358	157	347	156	372	159

计算出来的加速度（单位m/s²）如下表：

	1	2	3	4	5	6	7
a₁	0.436	0.396	①	0.326	0.283	0.255	0.218
a₂	0.437	0.398	0.370	0.328	0.294	0.253	0.219
a₃	0.437	0.401	0.358	0.337	0.290	0.251	0.217
a	0.437	0.398	②	0.330	0.289	0.253	0.218

（1）填写表格中的数据：
①______；②______；
（2）在直角坐标系中作出a-h图线．
（3）结论：______；理由：______．

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、

，测量出两个光电门之间的距离s，即可求出滑块的加速度

，从图中可看出，滑块的加速度

序号	垫高h（cm）	第一次[		第二次[		第三次[]
序号	垫高h（cm）	t₁	t₂	t₁	t₂	t₁	t₂
1	6.00	279	113	241	110	253	111
2	5.50	259	116	262	116	244	114
3	5.00	260	120	257	119	262	121
4	4.50	311	130	291	128	272	125
5	4.00	294	136	330	137	286	134
6	3.50	316	144	345	147	355	148
7	3.00	358	157	347	156	372	159

计算出来的加速度（单位m/s²）如下表：

	1	2	3	4	5	6	7
a₁	0.436	0.396	①	0.326	0.283	0.255	0.218
a₂	0.437	0.398	0.370	0.328	0.294	0.253	0.219
a₃	0.437	0.401	0.358	0.337	0.290	0.251	0.217
a	0.437	0.398	②	0.330	0.289	0.253	0.218

（1）填写表格中的数据：
①______；②______；
（2）在直角坐标系中作出a-h图线．
（3）结论：______；理由：______．

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在做验证牛顿第二定律的实验时，某学生将实验装置如图甲安装，准备接通电源后开始做实验．

①打点计时器是一种计时工具，应该接

（填交流或直流）电源．
②图中砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M．实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．
试验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是：（选择最优的选项）
A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动．
B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推一下小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动．
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推一下小车，观察判断小车是否做匀速运动．
D．当改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力
③（2分）实验中要进行质量m和M的选取，才能认为绳子的拉力约等于mg，以下最合理的一组是

．
A．M=100g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g
B．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
C．M=200g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g
D．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
④图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E为5个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为S_AB=4.22cm、S_BC=4.65cm、S_CD=5.08cm、S_DE=5.49cm．已知打点计时器的工作周期为T=0.02s，则打点计时器打下c点时的速度大小为：V_C=

m/s（结果保留2位有效数字），小车的加速度的符号表达式为：a=

（用上面的符号表示）．
⑤在验证当小车的质量一定时，小车的加速度与合外力F的关系时，小华所在的实验小组根据实验数据作出了如图所示的a-F图象，其原因可能是

；图线的斜率代表的物理意义是：

．

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