高考物理实验 实验四 验证牛顿运动定律2

高考物理实验 实验四 验证牛顿运动定律2内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 教材实验练基础1关于“验证牛顿第二定律”实验中验证“作用力一定时，加速度与质量成反比”的实验过程，以下做法中正确的是()A平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上B每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C实验时，先放开小车，再接通电源D可以利用天平测出砂桶和砂质量 m 和小车质量 M，直接用公式 a 求出加速度 B平衡摩擦力时，使小车的重力沿斜面向下的分力与小车运动所受摩擦力平衡，所以不能将小桶系在小车上，A 错误；平衡摩擦力后，小车与板间的动摩擦因数，与小车的质量无关，所以改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，B 正确；实验时，应先 2、接通电源，待打点稳定后，放开小车，C 错误；本实验是探究作用力一定时，加速度与质量成反比，不能直接用公式 a 求加速度， D 错误。 112如图实411 所示，在探究牛顿运动定律的演示实验中，若 1、2 两个相同的小车所受拉力分别为 2，车中所放砝码的质量分别为 m1、m 2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为 x1、x 2，则在实验误差允许的范围内，有( )A当 m1m 2、F 12F 2 时，x 12x 2B当 m1m 2、F 12F 2 时， x 1C当 m 2、F 1F 2 时， x 2D当 m 2、F 1F 2 时，x 22x 1解析：选 m1m 2、F 12F 2 时，由 F知 3、， a 2，再由 x 得：12x 2，故 A 正确，B 错误；当 m 2、F 1F 2 时，a 1 由 x 得：12 12 C 错误，D 正确。 123如图实412 甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 412(1)在实验过程中，打出了一条纸带如图实412 乙所示，s，从比较清晰的点起，每两测量点间还有 4 个点未画出，量出相邻测量点之间的距离如图乙所示，该小车的加速度大小 a_ m/s 2(结果保留两位有效数字)。 (2)根据实验收集的数据作出的 aF 图线如图实413 所示。 请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议_。 图实413 4、解析：(1)由题意得，t 5s0.1 s，根据 x得，a m/10 2(2)由 aF 图象与横轴有交点，可知在实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。 答案：(1)算对)(2)实验前要先充分平衡摩擦力4(2012舟山模拟)在探究“ 加速度与力、质量的关系”的实验中：(1)某同学将实验器材组装成如图实414 所示。 在接通电源进行实验之前，请你指出该装置中的错误或不妥之处：_。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 414(2)改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验，如图实415 是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为 0.1 s，由图中的数据可算得小车的加速度a 为_m/s 2 5、。 (结果取两位有效数字)图实415解析：(1)打点计时器应使用交流电源，而实验中使用的是干电池( 直流电源)；实验时利用砂桶及砂的重力作为小车所受的合外力，而小车会受到长木板的摩擦力作用，故应该平衡小车的摩擦力，实验中没有平衡小车的摩擦力；实验时小车应该靠近打点计时器，而实验中小车初始位置离打点计时器太远。 (2)由逐差法求解小车的加速度：a m/10 24m/s 2。 答案：(1)打点计时器不应使用干电池，应使用交流电源；实验中没有平衡小车的摩擦力；小车的初始位置离打点计时器太远(2)进实验练能力1用如图实416 所示的装置来探究物体的加速度与力、质量的关系。 实验时，小盘和砝码牵引小车，使小车做 6、初速度为零的匀加速运动。 图实416(1)此实验中可以不测量小车加速度的具体值，原因是_。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)通过改变_，就可以改变小车所受的合力。 (3)在探究加速度与质量关系时，分别以_为纵坐标、 _为横坐标作图象，这样就能直观地看出二者关系。 解析：(1)因为该实验探究的是加速度与其他量之间的比例关系，所以不测量小车加速度的具体值。 (其他解答只要合理即可。 如：初速度为零的匀加速运动，在相同的时间内，位移与加速度成正比)(2)因为本实验利用小盘和砝码重力充当合力，所以可通过改变砝码的数量的方式，改变小车所受的合力。 (3)由于在合力不变的情况下，小车和砝码的总质量 可猜想 7、二者可能成反比，故可作 a 图象或 M 图象。 1M 11)该实验探究的是加速度与其他量之间的比例关系(2) 砝码的数量(3)a或( a)1M 1同学为验证牛顿第二定律中“力与加速度”的关系，采用光电门系统来代替位移和时间测量工具，实验装置如图实417 所示。 光滑导轨水平放置，细线绕过可转动的圆形光栅连接小车与重物(重物质量远小于小车质量 )，挡板可以在小车到达的时候使小车停下并粘住。 光电门在每次有红外线通过光栅时会记下 1 次信号，如图所示，圆形光栅每转过 1 圈将会记下 10 次信号。 不计一切摩擦，每次都将小车由静止释放，在小车停止后，记下重物质量 m、信号次数 n、小车运动时间 t。 图实4 8、17(1)小车经过的位移 x 与光电门记下的信号次数 n 的关系应是_。 Axn Bx 1nCx Dx1)若实验后得到了下表所示的数据，试分析，运动时间 约为光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址。 重物质量 m 信号次数 n 运动时间 t/0 0 0 1)小车经过的位移大小等于相同时间里圆形光栅转动通过的弧长，设相邻两光栅间的距离为 L，由关系可得： ，A 正确。 x )重物质量远小于小车质量，可近似认为细线拉力 小车质量为M，可得： F mg，x Ma，xt 2 ，由表格数据可得 s(或 s)。 3答案：(1)A(2)s(或 s)733(2012全国高考)图实4 18 为验证牛顿第二定律的实验装 9、置示意图。 图中打点计时器的电源为 50 交流电源，打点的时间间隔用 t 表示。 在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。 图实418(1)完成下列实验步骤中的填空：平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列_的点。 按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。 打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量 m。 按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤。 在每条纸带上清晰的部分，每 5 个间隔标注一个计数点。 测量相邻计数点的间距s1、s 10、2、。 求出与不同 m 相对应的加速度 a。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 以砝码的质量 m 为横坐标， 为纵坐标，在坐标纸上作出 m 关系图线。 若加速度1a 1 与 m 应成_关系 (填“线性”或“非线性”)。 1a(2)完成下列填空：(i)本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_。 (纸带上三个相邻计数点的间距为 s1、s 2 和 s3。 a 可用 s1、s 3 和 t 表示为a_。 图实419 为用米尺测量某一纸带上的 s1、s 3 的情况，由图可读出_mm，s 3_此求得加速度的大小 a_m/s 2。 图实419(实42 11、0图实420 为所得实验图线的示意图。 设图中直线的斜率为 k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为_，小车的质量为_。 解析：(1)平衡好小车所受的阻力，小车做匀速运动，打点计时器打出的点间隔基本相等。 根据牛顿第二定律可知，F(M m) ， 与 线1a MF 2)(i)为保证小车所受拉力近似不变，应满足小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车的质量。 ( x可知，a ，由图可读出 6.7 2.5 4.2 t2 s 3120.0 2.7 7.3 算后代入上式中，得 am/s 2。 (小车质量为 M，由牛顿第二定律可得：F(Mm)a 即 ，结合图象可知，1a MF k 即 F ， b 即 M。 1F 1k MF 1)等间距线性(2)(i)远小于小车和砝码的总质量(间均正确 )间均正确)间均正确)(1k bk。