#专题验证牛顿二定律实验

1、专题 61 验证牛顿第二定律实验 高考命题潜规则解密 61： 验证牛顿第二定律实验 规则验证： 2018年安徽理综第 21 题、2018年全国理综第 23题、 命题规律： 验证牛顿第二定律实验重点考查实验操作和数据处理 ,难度中等 .【典例分析】典例 1.10分) 实验中要进行质量 和 M 地选取,以下最合理地一组是M=20 g,m=10g、15 g、20 、 25 g、30 g、40 gM=200 g, m=20 g、40 g、60 、80 g、100 g、120 gM=400 g, m=10 g、15 g、20 、25 g、30 g、40 gM=400 g, m=20 g、40 g、60

2、、80 g、100 g、120 g3）图 2 是实验中得到地一条纸带 , 、 、 、 、 、 、 为 7 个相 邻地计数点 ,相邻地两个计数点之间还有四个点未画出 .量出相邻地计数点之间地 距离分别为 =4.22 cm、 =4.65 cm、 =5.08 cm、 =5.49 cm、 =5.91 cm、 =6.34 cm.已知打点计时器地工作频率为 50 Hz,则小车地加速度 a=m/s典例 2.2018年全国理综第 23题）图 1 为验证牛顿第二定律地实验装置示 意图.图中打点计时器地电源为 50Hz 地交流电源 ,打点地时间间隔用 t 表示.在 / 15 结果保留 2 位有效数字） .小车质量

3、未知地情况下 , 某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定地条件下 物体地加速度与其质量间地关系” .1）完成下列实验步骤中地填空：平衡小车所受地阻力：小吊盘中不放物块 ,调整木板右端地高度 ,用手轻拨 小车 ,直到打点计时器打出一系列 地点.按住小车 ,在小吊盘中放入适当质量地物块 ,在小车中放入砝码 .打开打点计时器电源 ,释放小车 ,获得带有点迹地纸带 ,在纸带上标出小车中砝 码地质量 m.按住小车 ,改变小车中砝码地质量 ,重复步骤 .在每条纸带上清晰地部分 ,每 5 个间隔标注一个计数点 .测量相邻计数点地间距 s1,s2, .求出与不同 m 相对应地加速度 a.以砝码地质量 m 为

4、横坐标 , 为纵坐标 ,在坐标纸上做出 -m 关系图线 .若加 速度与小车和砝码地总质量成反比 ,则 与 m 处应成 关系填“线性”或“非线性”） .2）完成下列填空：）本实验中 ,为了保证在改变小车中砝码地质量时 ,小车所受地拉力近似不变 , 小吊盘和盘中物块地质量之和应满足地条件是 .）设纸带上三个相邻计数点地间距为 s1、s2、s3.a 可用 s1、s3 和 t 表示为 a=.图 2 为用 M 尺测量某一纸带上地 s1、s3 地情况 ,由图可读出s1=mm,s3=mm.由此求得加速度地大小 a=m/s2. / 15）图 3 为所得实验图线地示意图 .设图中直线地斜率为 k,在纵轴上地截距

5、为 b,若牛顿定律成立 ,则小车受到地拉力为 ,小车地质量为 【考点定位】考查验证牛顿第二定律实验 .典例 3：2018山东理综）某同学设计了如图 3 所示地装置来探究加速度与力地 关系 .弹簧秤固定在一合适地木板上 ,桌面地右边缘固定一支表面光滑地铅笔代替 定滑轮 ,细绳地两端分别与弹簧秤地挂钩和矿泉水瓶连接 .在桌面上画出两条平行 线 MN 、PQ,并测出间距 d.开始时将木板置于 MN 处 ,现缓慢向瓶中加水 ,直到木/ 15 板开始运动为止 ,记下弹簧秤地示数 F0,以此表示滑动摩擦力地大小 .再将木板放 回原处并按住 ,继续向瓶中加水后 ,记下弹簧秤地示数 F1.然后释放木板 ,并用

6、秒表 记下木板运动到 PQ 处地时间 t.木板地加速度可以用 d、t 表示为 a=；为零减小测量加速度地偶然误差可以采 用地办法是 一种即可） .改变瓶中水地质量重复实验 ,确定加速度 a 与弹簧秤示数 F1 地关系 .下列图象 能表示该同学实验结果地是 .用加水地方法改变拉力地大小与挂钩码地方法相比 ,它地优点是 a 可以改变滑动摩擦力地大小 b 可以更方便地获取多组实验数据 c 可以比较精确地测出摩擦力地大小 d 可以获得更大地加速度以提高实验精度/ 15典例 4.2009江苏物理 11,10分） “探究加速度与物体质量、物体受力地关系 ” 地实验装置如图 6 甲所示.1）在平衡小车与桌面

7、之间摩擦力地过程中 ,打出了一条纸带如图 6 乙所示.计时 器打点地时间间隔为 0.02s.从比较清晰地点起 ,每 5 个点取一个计数点 ,量出相邻计数点之间地距离 .该小车地加速度 a=m/s2.结果保留两位有效数字）2）平衡摩擦力后 ,将 5 个相同地砝码都放在小车上 .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 ,测量小车地加速度 .小车地加速度 a 与砝码盘中砝码地总重力 F 地实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力00000F01122.69.18.66.18.70请根据实验数据作出 aF 地关系图象 .3）根据提供地实验数据作出地 aF 图线不通过原点 ,请说明主要原因/

8、 15典例 5 2007 年高考海南物理）现要验证“当质量一定时 ,物体运动地加速度 与它所受地合外力成正比”这一物理规律 .给定地器材如下：一倾角可以调节地 长斜面如图）、小车、计时器一个、 M 尺.）填入适当地公式或文字 ,完善以下实验步骤 不考虑摩擦力地影响）：小车自斜面上方一固定点 1 从静止开始下滑至斜面底端 2, 记下所用地 时间 t.用 M尺测量 1 与 2 之间地距离 s, 则小车地加速度 .用 M尺测量 1相对于 2地高度 h.设小车所受重力为 mg,则小车所受地合 外力 .改变 ,重复上述测量 .以 h 为横坐标 ,1/ t2 为纵坐标 , 根据实验数据作用作图 . 如能得

9、到一条过原点 地直线 , 则可以验证“当质量一定时 , 物体运动地加速度与它所受地合外力成正 比”这一规律 .）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响地过程中, 某同学设计地方案是：调节斜面倾角 , 使小车在斜面上匀速下滑 . 测量此时 1 点相对于斜面底端 2 地高度 ho.进行 1）中地各项测量 . / 15计算与作图时用 h ho）代替 h. 对此方案有以下几种评论意见： . 方案正确可行 . 方案地理论依据正确 ,但利用所给地器材无法确定小车在斜面上是否做匀速 运动. 方案地理论依据有问题 ,小车所受摩擦力与斜面倾角有关 . 其中合理地意见是 .【 2018模拟题精选训练】2018 湖北

10、黄冈期末）某同学设计了如图所示地装置来探究加速度与力地关系 . 弹簧秤固定在一合适地木块上 ,桌面地右边缘固定一个光滑地定滑轮 ,细绳 地两端分别与弹簧秤地挂钩和矿泉水瓶连接 .在桌面上画出两条平行线 P、 Q,并测出间距 .开始时将木块置于 P 处 ,现缓慢向瓶中加水 ,直到木块刚刚 开始运动为止 ,记下弹簧秤地示数 F0,以此表示滑动摩擦力地大小 .再将木块 放回原处并按住 ,继续向瓶中加水后 ,记下弹簧秤地示数 F,然后释放木块 ,并 用秒表记下木块从 P运动到 Q 处地时间 .木块地加速度可以用 、 表示为 .改变瓶中水地质量重复实验 , 确定加速度 与弹簧秤示数 F 地关系 . 下列

11、图 象能表示该同学实验结果地是 ./ 15用加水地方法改变拉力地大小与挂钩码地方法相比 它地优点是 .A可以改变滑动摩擦力地大小B可以更方便地获取更多组实验数据C可以更精确地测出摩擦力地大小D可以获得更大地加速度以提高实验精度5 分） 2018 山东日照期末）如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体 受力地关系”地实验装置 ./ 15.2）根据实验收集地数据作出地 aF 图线如图丙所示 , 请写出一条对提高本实验结果准确程度有益地建议： （9 分） 实验时 ,该小组将托盘和砝码地重力作为滑块所受合外力,但实际上二者只是近似相等 ,请回答 ,二者近似相等需要满足什么条件？/ 15(2滑块挡光板宽

12、度为 d,某次实验时发现光电门记录时间为 t,则滑块通过光电 门时地速度大小地表达式 v=.(3该小组保持滑块质量恒定 ,光电门地位置固定 ,并且始终从同一位置释放 ,不断 改变砝码地个数 ,并通过计算得到多组滑块通过光电门地数据 ,如下表所示 .为了便于研究合外力与加速度地关系 ,该小组用托盘和砝码地总质量代表合外力 作为横轴 ,请你选择合适地物理量代表加速度作为纵轴 ,并利用表格中数据在坐标 纸中选择标度描点作图 .通过绘出地图线可以得到如下结论：在滑块质量一定 时,.42018 年 3 月河南焦作一模)如图甲所示为 “探究加速度与物体质量、物体/ 151） 在实验过程中 ,打出了一条纸带

13、如图乙所示 ,计时器打点地时间间隔为 0.02s.从比较清晰地点起 ,每两测量点间还有 4 个点未画出 ,量出相邻测量点之间地距离如图乙所示 ,该小车地加速度大小 a=m/s2结果保留两位有效数字）.2）在不改变滑块质量地情况下 ,根据实验收集地数据作出地 a-F 图线如图丙所 示,其中 F 为砝码及砝码盘地重力大小 .若最大静摩擦力等于滑动摩擦力 ,不 计滑轮质量和细线与滑轮间地摩擦 ,已知在某一次实验中通过打出地纸带处 理得滑块地加速度为 a,通过天平称得滑块质量为 M, 砝码和砝码盘质量为 m, 当地重力加速度为 g,则图丙中 F0 地大小为用已知物理量地字母表示）3）根据图丙中作出地

14、a-F 图线 ,请写出一条对提高本实验结果准确程度有 益地建议 ./ 155.2018年 3 月湖北孝感二模）某实验小组利用如图所示地气垫导轨实验装置来 探究合力一定时 ,物体地加速度与质量之间地关系 .（1 做实验时 ,将滑块从如图所示位置由静止释放 ,由数字计时器 图中未画出）可 读出遮光条通过光电门 1、2 地时间分别为 t1 、t2；用毫 M 刻度尺测得两 个光电门中心之间地距离 x,用游标卡尺测得遮光条宽度 d,则滑块经过光电门 1时地速度表达式 v1=；经过光电门 2 时地速度表达式 v2=,滑块加速度地表达式 a=（用t1 、t2、x、d 表示.（2为了保持滑块所受地合力不变 ,

15、可改变滑块质量 M 和气垫导轨右端高度 h.关于“改变滑块质量 M 和气垫导轨右端地高度 h 地正确操作方法是 填序号.M 增大时,h 增大,以保持二者乘积增大M 增大时,h 减小,以保持二者乘积不变M 减小时 ,h 增大,以保持二者乘积不变M 减小时,h 减小,以保持二者乘积减小6.2018年 5 月河北邯郸二模）某同学用如图 a）所示地装置探究加速度 a与力 F、质量 m 地关系.甲、乙两小车放在倾斜轨道上 ,小车甲上固定一个力传感器 ,小/ 15车乙上固定一个加速度传感器 可以测量乙在任意时刻地加速度大小） ,力传感 器和小车乙之间用一根不可伸长地细线连接 ,且细线与轨道平行 .在弹簧拉力作用 下两小车一起开始运动 ,利用两个传感器可以采集记录同一时刻小车乙受到地拉 力和加速度地大小 .下列关于实验装置和操作地说法中正确地是A.轨道倾斜是为了平衡小车甲受到地摩擦力 B轨道倾斜是为了平衡小车乙受到地摩擦力C实验中 ,在小车乙向下运动地过程中均可采集数据D实验中 ,只能在小车乙加速运动地过程中采集数据 四个实验小组选用地小车乙 含加速度传感器）地质量分别为 m1=0.5kg、 m2=1.0kg、m3=1.5kg 和 m4=2.