《备考指南一轮 物理 》课件-实验4

牛顿运动定律第三章实验四验证牛顿运动定律栏目导航01知识梳理回顾02要点各个击破03配套训练知识梳理回顾1一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．探究加速度与力、质量的关系．3．掌握灵活运用图像处理数据的方法．二、实验原理四、实验步骤及器材调整1．用天平分别测出小车的质量M和小桶及细沙的质量m，把数值记录下来．2．按图所示把实验器材安装好．3．平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂小桶的小车刚好能在斜面上保持匀速运动为止．4．将小桶通过细绳系在小车上，将打点计时器接通电源，打点稳定后放开小车，使小车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上标上号码．5．保持小车的质量不变，改变小桶中的砂量，测量小桶与砂的质量并记录，重复步骤4，每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内．6．在每条纸带上选取比较理想的一段，测算出加速度a.7．建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系上描点，画出相应的图线以验证a与F的关系．8．保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增减砝码)，重复上述步骤，验证a与M的关系．五、注意事项1．平衡摩擦力在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应该连着纸带且接通电源．用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表示小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡．2．不重复平衡摩擦力平衡了摩擦力后，不管以后是改变小桶和砂的总质量，还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．3．实验条件M≫m.只有如此，小桶和砂的总重力才可视为小车受到的拉力．4．“一先一后一按”改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源后再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．5．作图作图时两轴标度比例要适当．各量须采用国际单位，并使尽可能多的点在所作的直线上，不在直线上的点尽可能对称分布在直线的两侧，个别误差较大的点应舍去．【对点小练】1．(多选)某同学设计了一个探究小车加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，如图所示为实验装置简图．他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列说法正确的是(

)A．要平衡摩擦力B．实验时不需要平衡摩擦力C．钩码的重力要远小于小车的重力D．实验进行时应先释放小车再接通电源【答案】AC2．(2019年辽宁模拟)某实验小组利用如图所示的装置进行验证：当质量m一定时，加速度a与力F成正比的关系，其中F＝m2g，m＝m1＋m2(m1为小车及车内砝码的总质量，m2为桶及桶中砝码的总质量)．具体做法是：将小车从A处由静止释放，用速度传感器测出它运动到B处时的速度v，然后将小车内的一个砝码拿到小桶中，小车仍从A处由静止释放，测出它运动到B处时对应的速度，重复上述操作．图中A、B两点相距x.(1)设加速度大小为a，则a与v及x间的关系式是______________．(2)如果实验操作无误，四位同学根据实验数据作出了如选项所示的图像，其中正确的是__________．(3)下列措施能够减小本实验的误差的是______．A．实验中必须保证m2≪m1B．实验前要平衡摩擦力C．细线在桌面上的部分应与长木板平行D．图中A、B之间的距离x尽量小些【答案】(1)v2＝2ax

(2)A

(3)BC要点各个击破2要点1对实验原理、步骤及器材调整的考查例1

(2019年湖北二模)在探究加速度与质量、合外力的关系的实验中，某同学对实验方案提出如下思考：(1)如图甲所示，在探究加速度与外力的关系时，为了平衡摩擦力，该同学不是把长木板右端垫起一个适当的角度，而是保持长木板水平，通过调整沙桶中沙子的质量，轻推小车，直到打点计时器打出点迹均匀的点为止，记下此时沙和沙桶的总质量为m0；在实验中某次沙和沙桶的总质量为m(m≪M，M为小车及车中砝码的总质量，重力加速度为g)，则小车所受的合外力为__________；当改变沙桶中沙子的质量重做实验时，__________(填“需要”或者“不需要”)重新平衡摩擦力；若是在探究加速度与质量的关系，当改变小车的质量时，__________(填“需要”或者“不需要”)重新平衡摩擦力．

思路(1)抓住开始时沙桶拉着小车做匀速直线运动得出小车所受的阻力，从而求出沙和沙桶的总质量为m时小车所受的合力．根据小车所受的阻力是否改变判断是否需要重新平衡摩擦力．(2)抓住动滑轮两端绳子的拉力相等得出小车所受的拉力．【答案】(1)(m－m0)g不需要需要(2)C【解析】(1)开始时沙桶拉着小车做匀速直线运动，则小车所受的阻力f＝m0g，由于m≪M，则沙桶和沙的总重力等于绳子的拉力，当沙和沙桶总质量为m时，小车所受的合外力F合＝(m－m0)g.改变沙桶中沙子的质量，小车所受的阻力不变，不需要重新平衡摩擦力，若是在探究加速度与质量的关系，当改变小车的质量时，阻力发生了变化，则需要重新平衡摩擦力．(2)小车所受的拉力等于弹簧测力计的读数，则小车所受的拉力等于T，故选C．练1在做“验证牛顿运动定律”的实验时，主要的步骤有：A．将一端附有定滑轮的长木板放在水平桌面上，取两个质量相等的小车，放在光滑的水平长木板上B．打开夹子，让两个小车同时从静止开始运动，小车运动一段距离后，夹上夹子，让它们同时停下来，用刻度尺分别测出两个小车在这一段时间内通过的位移大小C．分析所得到的两个小车在相同时间内通过的位移大小与小车所受的水平拉力的大小关系，从而得到质量相等的物体运动的加速度与物体所受作用力大小的关系D．在小车的后端也分别系上细绳，用一只夹子夹住这两根细绳E．在小车的前端分别系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘内分别放着数目不等的砝码，使砝码盘和盘内砝码的质量远小于小车的质量．分别用天平测出两个砝码盘和盘内砝码的总质量上述实验步骤，正确的排列顺序是____________．【答案】AEDBC【解析】此类题目考查的是实验步骤，对于实验的一些常识，必须牢记于心，结合本实验的实验步骤，不难排列出正确的顺序．要点2对数据处理和误差分析的考查例2

(2019年南京名校一模)某同学设计了如图所示的装置来探究“加速度与力的关系”．弹簧测力计固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接(其中弹簧测力计与定滑轮之间的一段细绳与桌面平行)．在桌面上画出两条平行线P、Q，并测出间距d.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，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小；再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数F，然后释放木块，并用秒表记下木块从P运动到Q的时间t.(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是______．A．可以改变滑动摩擦力的大小B．可以更方便地获取多组实验数据C．可以更精确地测出摩擦力的大小D．可以获得更大的加速度以提高实验精度

思路长木板做匀加速直线运动，根据位移时间关系公式列式求解加速度；知道减小误差的常用方法是多次测量取平均值；知道当水的质量远远小于木块的质量时，水的重力近似等于绳子的拉力．(3)该方法不可以改变滑动摩擦力的大小，选项A错误；缓慢向瓶中加水，可以更方便地获取多组实验数据，选项B正确；缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动，可以比较精确地测出摩擦力的大小，选项C正确；该方法并没有获得很大的加速度，而是可以获取多组实验数据以提高实验精度，选项D错误．练2

某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与质量的关系．(1)下列操作中必要的是________(填字母代号)．A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细线与长木板保持平行B．为减小系统误差，应使砝码与砝码桶的质量远小于小车质量C．调节木板的倾斜度以平衡摩擦力D．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源(2)在纸带上选取0,1,2,3四个计数点，测得的部分数据如图甲所示．已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则计数点2对应的小车速度为______m/s，小车运动的加速度大小为______m/s2.(结果均保留2位有效数字)【解析】(1)调节滑轮的高度，使牵