步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 实验04验证牛顿第二定律

步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 实验04验证牛顿第二定律内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 探究加速度与力、质量的关系考纲解读 量的关系，并验证牛顿第二定律基本实验要求 规律方法总结1实验原理(见实验原理图)(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系(3)作出 aF 图象和 a 图象，确定其关1实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺3实验步骤(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量 m和小车的质量 意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细 2、绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动(2)不重复平衡摩擦力(3)实验条件：mm.(4)一先一后一按：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，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车2误差分析(1)因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力 m g 代替小车光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(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，使小车能匀速下滑(4)操作：小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先通电源后放开小车，取 3、下纸带编号码保持小车的质量 m 不变，改变砝码和小盘的质量 m，重复步骤.在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度 a.描点作图，作 aF 的图象保持砝码和小盘的质量 m 不变，改变 小车质量 m，重复步骤和 ，作 a 图1拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力(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起误差3数据处理(1)利用 x 及逐差法求 a.(2)以 a 为纵坐标，F 为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明 a 与 F 成正比(3)以 a 为纵坐标， 为横坐标，描点、1果该线过原点，就能判定 4、 a 与m 成反比考点一对实验原理与注意事项的考查例 1(2013天津9(2)某实验小组利用图 1 所示的装置探究加速度与力、质量的关系图 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光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 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(选填“远大于” 、 5、 “远小于”或“近似等于”)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图 2 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 9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 甲 、 乙 ，由图可知，m 甲 _m 乙 ， 甲 _ 乙 (选填“大于” 、 “小于”或“等于”)图 2解析在探究加速度与力、质量的关系的实验中，平衡摩擦力时木块不通过定滑轮挂砝码桶，而要挂纸带，并且改变质量时不需要重新平衡摩擦力；在实验时应先接通电源再放开木块，故选项 A、 D 均正确，B、C 均错误 6、选木块和木块上砝码(设总质量为 M)、砝码桶及桶内的砝码(设总质量为 m)为研究对象，则 M m) T TmgT要 0，即 Mm对质量为 m 的木块由牛顿第二定律得： Fa F ， 甲 g 乙 ：m 甲 m 乙 ， 甲 乙答案远小于小于大于考点二对实验步骤和数据处理的考查例 2为了探究加速度与力的关系，使用如图 3 所示的气垫导轨装置进行实验其中 2 为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过 2 光电门时，光束被遮挡的时间 t 2 都可以被测量并记录，滑行器同上面固定的一条形挡光片的总质量为 M，挡光片宽度为 D，两光电门间距离为 x，牵引砝码的质量为 3(1)实验开始应先调节气垫导轨 7、下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位。 答：_.(2)若取 M变 m 的值，进行多次实验，以下 m 的取值不合适的一个是_Am5 gBm 15 gCm40 g Dm400 g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，写出该加速度的表达式：_.(用 t 2、D、x 表示)答案(1)取下牵引砝码，M 放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器 M，数字计时器记录两个光电门的光束被挡的时间 t 相等(2)D(3)a( (2某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，其实验装置如图 4 所示已知小车质量 M214.6 g，砝 8、码盘质量 .8 g，所使用的打点计时器交流电频率 f50 4光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 按图中所示安装好实验装置；B调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；C取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量 m；D将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度 a；E重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复 BD 步骤，求得小车在不同合外力 F 作用下的加速度回答下列问题：(1)按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。 _(填“是”或“否” )(2)实验中打出的其中一条纸带如图 5 所示，由该纸带可 9、求得小车的加速度a_ m/s (3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如下表，次数 1 2 3 4 5砝码盘中砝码的重力 F/N a/(ms2 ) aF 图象(如图 6)造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是_，从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是_，其大小为_图 6答案(1)否(2)(3) 在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力(只要涉及光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 “未考虑砝码质量的因素”就算正确)砝码盘的重力解析(1)取下砝码盘后，小车加速运动时所受的合外力即为砝码和砝码盘的总重力，而实验中的研究对象是小车，因此，实验中不必使砝码及砝码盘的质量远小于小车的质量 10、(2)a 102 m/m/ (3)实验中本应有(m 0m)g于实验中未计入砝码盘质量 得的图象与真实图象相比沿 F 轴左移 象将不过原点由图象及上述分析可知，m 0g理实验思想方法之近似法、控制变量法、平衡摩擦力法和化曲为直法1近似法：在探究加速度与力、质量的关系实验中，近似法是指绳对小车的拉力近似等于绳另一端连接的小盘和砝码的总重力，近似法要在小盘和砝码的总重力远小于小车的重力的情况下才能用2控制变量法：控制变量法是指分别研究加速度与力、加速度与质量关系时用到的方法，在实验中的具体体现是：研究加速度与力的关系时，保持小车质量不变；研究加速度与质量的关系时，保持小盘和砝码的总重力不变3平衡摩擦 11、力法：平衡摩擦力法是指通过调整斜面倾角，让小车重力沿斜面的分力与摩擦力抵消，使小车受到的合外力等于绳对小车的拉力，体现在实验中是让小车不挂小盘时能在斜面上匀速运动4化曲为直法：化曲为直法是指处理数据时，不作 am 图象而作 a 图象，反映在图1 4某实验小组欲以图 7 所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关系” 图中 为装有砝码的小盘，C 为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器相连，小车的质量为 盘( 及砝码)的质量为 (1)下列说法正确的是()A实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源B每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力C本实验中应满足 小于 条件D在用图象探究小车加 12、速度与受力的关系时，应作 am 1 图象(2)实验中，得到一条打点的纸带，如图 8 所示，已知相邻计数点间的时间间隔为 T，且间距 x1、x 2、x 3、x 4、x 5、x 6 已量出，则打点计时器打下 F 点时小车的瞬时速度的计算式为 _，小车加速度的计算式 a(3)某同学平衡好摩擦阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度 a 与砝码重力 F 的图象如图 9 所示若牛顿第二定律成立，重力加速度 g10 m/s 2，则小车的质量为_盘的质量为 (4)实际上，在砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增大，将趋近于某一极限值，此极限值为_m/s 1)实验时应先接通电源，再放开小车，A 项错；每次改变小车质量时，没必要重新平衡摩擦力，B 项错；实验要求 m2m 1，C 项对；D 项中应作 am 2或 aF 图象，D 错(2)v ，由逐。