高考物理总复习第三章牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律材料

试验四验证牛顿运动定律1/382/38

注意事项1.试验方法：控制变量法。2.平衡摩擦力：不悬挂小盘，但小车连着纸带3.不重复：不重复平衡摩擦力。4.试验条件：M≫m。小盘和砝码总重力才可视为小车受到拉力。5.一先一后一按住：先接通电源，后放小车，且在小车抵达滑轮前按住小车。6.作图：作图时两轴标度百分比要适当，各量须采取国际单位。3/38

误差分析1.因试验原理不完善引发误差：本试验用小盘和砝码总重力mg代替小车拉力，而实际上小车所受拉力要小于小盘和砝码总重力。2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引发误差。4/38热点一教材原型试验【例1】为了“探究加速度与力、质量关系”，现提供如图1所表示试验装置：图15/38(1)以下试验操作正确是(

)A.将木板不带滑轮一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘牵引下恰好做匀速运动B.调整滑轮高度，使细线与木板平行C.先接通电源，后释放小车D.试验中小车加速度越大越好6/38图2(2)在试验中得到一条如图2所表示纸带，已知相邻计数点间时间间隔为T＝0.1s，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分别为3.09cm、3.43cm、3.77cm、4.10cm、4.44cm、4.77cm，则小车加速度a＝________m/s2。(结果保留2位有效数字)7/38(3)有一组同学保持小车及车中砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了试验，得到了两条a－F图线，如图3所表示。图线________是在轨道倾斜情况下得到(填“①”或“②”)；小车及车中砝码总质量m＝________kg。图38/38解析(1)将不带滑轮木板一端适当垫高，在不挂钩码情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车协力就是细线拉力，故选项A错误；细线拉力为小车协力，所以应调整定滑轮高度使细线与木板平行，故选项B正确；试验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，先接通电源，后释放小车，故选项C正确；试验时，为了减小试验误差，小车加速度应适当大一些，但不是越大越好，故选项D错误。9/38答案(1)BC(2)0.34(3)①0.510/38【变式训练1】

(·淮南模拟)某试验小组利用如图4甲所表示装置进行“探究加速度与合外力关系”试验。 (1)在试验中必须平衡摩擦力，以________平衡摩擦力，当小车________运动时，摩擦力恰好被平衡。 (2)为了减小误差，在平衡摩擦力后，每次试验必须经过改变钩码个数来改变小车所受合外力，获取多组数据。若小车质量为400g，试验中每次所用钩码总质量范围应选________组会比较合理。(填选项前字母) A.10～40g B.200～400g C.1000～2000g11/38(3)试验中打点计时器所使用是________(选填“交流”或“直流”)电源，频率为50Hz，图乙中给出是试验中获取纸带一部分：1、2、3、4、5是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点未标出，每两个计数点间时间间隔是________s，由该纸带可求得小车加速度a＝________m/s2。(结果保留2位小数)(4)改变钩码个数重复试验，得到加速度a与合外力F关系如图丙所表示，分析线段OA，可得出试验结论是________________________________________。12/38答案(1)倾斜木板匀速直线(2)A(3)交流0.11.07(4)在质量不变条件下，物体加速度与合外力成正比图413/38热点二试验拓展创新1.试验器材改进图514/38(2)利用光电门测速度(如图6)图615/38(3)利用位移传感器测位移(如图7)图716/382.数据测量改进3.试验拓展延伸

以“探究加速度与力、质量关系”为背景测量物块与木板间动摩擦因数。17/38【例2】在用DIS研究小车加速度与外力关系时，某试验小组先用如图8a所表示试验装置，重物经过滑轮用细线拉小车，在小车和重物之间接一个不计质量微型力传感器，位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器(接收器)固定在轨道一端，试验中力传感器拉力为F，保持小车[包含位移传感器(发射器)]质量不变，改变重物重力重复试验若干次，得到加速度与外力关系如图b所表示。18/38图819/38解析(1)依据图象可知，当F＝0.67N时，小车开始有加速度，则Ff＝0.67N。(1)小车与轨道间滑动摩擦力Ff＝________N。(2)从图象中分析，小车[包含位移传感器(发射器)]质量为________kg。(3)该试验小组为得到a与F成正比关系，应将斜面倾角θ调整到tanθ＝________。20/38(3)为得到a与F成正比关系，则应该平衡摩擦力，则有：Mgsinθ＝μMgcosθ解得tanθ＝μ，所以tanθ＝0.1。答案

(1)0.67

(2)0.67

(3)0.121/38【变式训练2】甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数试验。已知重力加速度为g。图922/38(1)甲同学所设计试验装置如图9甲所表示。其中A为一质量为M长直木板，B为木板上放置质量为m物块，C为物块右端连接一轻质弹簧测力计。试验时用力将A从B下方抽出，经过C读数F1即可测出动摩擦因数。则该设计能测出________(填“A与B”或“A与地面”)之间动摩擦因数，其表示式为________。23/3824/3825/381.(·威海模拟)某试验小组利用如图10所表示装置进行验证：当质量m一定时，加速度a与力F成正比关系，其中F＝m2g，m＝m1＋m2(m1为小车及车内砝码总质量，m2为桶及桶中砝码总质量)。详细做法是：将小车从A处由静止释放，用速度传感器测出它运动到B处时速度v，然后将小车内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处时对应速度，重复上述操作。图中A、B相距x。图1026/38(3)以下哪些办法能够减小本试验误差________。A.试验中必须确保m2≪m1B.试验前要平衡摩擦力C.细线在桌面上部分应与长木板平行D.图中A、B之间距离x尽可能小些(1)设加速度大小为a，则a与v及x间关系式是________。(2)假如试验操作无误，四位同学依据试验数据做出了以下图象，其中哪一个是正确(

)27/38解析(1)小车做初速度为零匀加速直线运动，由匀变速直线运动速度—位移公式得v2＝2ax。答案(1)v2＝2ax(2)A(3)BC28/382.(·清远二模)在用DIS研究小车加速度与外力关系时，某试验小组先用如图11a所表示试验装置。重物经过滑轮用细线拉小车，位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动，位移传感器(接收器)固定在轨道一端。试验时将重物重力作为拉力F，改变重物重力重复试验四次，列表统计四组数据：a/(m·s－2)2.012.984.025.01F/N1.002.003.004.0029/38图1130/38(1)在图c所表示坐标纸上作出小车加速度a随拉力F改变图线。(2)从所得图线分析该试验小组在操作过程中不妥之处___________________。(3)假如试验时，在小车和重物之间接一不计质量微型力传感器来测量拉力F，试验装置如图b所表示，从理论上分析，该试验图线斜率将________。(填“变大”“变小”或“不变”)31/38(2)由图象可知，当小车拉力为零时，已经产生了加速度，故在操作过程中轨道倾角过大，平衡摩擦力过分。解析(1)依据已知数据，画出小车加速度a和拉力F关系图线如图所表示。32/38答案(1)看法析图(2)轨道倾角过大(或平衡摩擦力过分)(3)变大33/383.为了探究加速度与力、质量关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图12所表示试验装置，小车总质量用M表示(乙图中M包含小车与传感器，丙图中M包含小车和与小车固连滑轮)，钩码总质量用m表示。34/38图1235/38(1)为便于测量合外力大小，并得到小车总质量一定时，小车加速度与所受合外力成正比结论，以下说法正确是()A.三组试验中只有甲需要平衡摩擦力B.三组试验都需要平衡摩擦力C.三组试验中只有甲需要满足所挂钩码总质量m远小于小车总质量M条件D.三组试验都需要满足所挂钩码总质量m远小于小车总质量M条件36/38(2)图丁是用图甲装置中打点计时器所打纸带一部分，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示。则OD间距离为________cm。图戊是依据试验数据绘出s－t2图线(s为各计数点至同一起点距离)，则加速度大小a＝________m/s2(保留3位有效数字)。(3)若乙、丙两位同学发觉某次测量中力传