2023版高考物理一轮总复习专题3牛顿运动定律实验4验证牛顿运动定律课件

实验四验证牛顿运动定律1．实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、______________、导线、天平、刻度尺、砝码．必备知识·深悟固基低压交流电源2．实验过程(1)称量质量：用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0．(2)仪器安装：按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细线系在小车上(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，使小车在斜面上做__________运动．(4)操作记录①把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，小盘里放砝码，先__________再__________，取纸带，编号码．匀速直线接通电源释放小车②保持小车的质量M0不变，改变小盘中砝码的重力，重复步骤①．由纸带计算出小车的加速度，并把力和对应的加速度填入设计的表格中．③保持小盘和砝码质量m不变，改变小车和砝码的总质量M，重复以上步骤．并将所对应的质量和加速度填入设计的表格中．3．注意事项(1)平衡摩擦力：平衡摩擦力时小车不要挂小盘，平衡后挂小盘无须再平衡．(2)实验条件：M≫m．用弹簧测力计或传感器直接测拉力时无须满足此条件．(3)一先一后：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，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．关键能力·突破要点命题一课标教材原型实验

[基础考查]例1

(2020年北京卷)在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：(1)为猜想加速度与质量的关系，可利用图甲所示装置进行对比实验．两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止．抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下．对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比．关于实验条件，下列正确的是_______(填字母代号)．A．小车质量相同，钩码质量不同B．小车质量不同，钩码质量相同C．小车质量不同，钩码质量不同甲

乙

次数1234567a/(m·s－2)0.620.560.480.400.320.240.15M/kg0.250.290.330.400.500.711.00(3)在“探究加速度与力的关系”实验之前，需要思考如何测“力”．请在图丙中画出小车受力的示意图．为了简化“力”的测量，下列说法正确的是__________(填字母代号)．丙

A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力C．无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力D．让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力【答案】(1)B

(2)如图(3)图略AD变式1某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系．(1)下列做法正确的是________(填字母代号)．A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块，再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量．(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套如图所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲

______m乙，μ甲____μ乙．(填“大于”“小于”或“等于”)【答案】(1)AD

(2)远小于(3)小于大于命题二拓展创新实验

[能力考查]例2

(2021年湖南卷)某实验小组利用图甲所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系．主要实验步骤如下：(1)用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图乙所示，h＝______cm．(2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平．(3)在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度．(4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a．(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表：n123456a/(m·s－2)0.0870.1800.260

0.4250.519根据表中数据在图丙上描点，绘制图线．如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是__________m/s2(保留三位有效数字)．【答案】(1)1.02

(5)如图0.342(0.341～0.346)

【解析】(1)根据游标卡尺读数规则，垫块厚度h＝10mm＋2×0.1mm＝10.2mm＝1.02cm．(5)利用描点法描出各点，再过尽可能多的点作直线，得出a－n图像．由图像上横坐标n＝4对应点的纵坐标可知，表中缺失的数据为0.342m/s2．变式2

(2021年全国卷Ⅰ)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为α的斜面(已知sinα＝0.34，cosα＝0.94)，小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示．该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔ΔT＝0.20s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i＝1,2,3,4,5)，如下表所示．s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9