高考復(fù)習(xí)精品應(yīng)用牛頓定律解決問題

1、牛頓運動定律專題復(fù)習(xí)專題二牛頓運動定律的應(yīng)用第一部分 牛頓運動定律的應(yīng)用知識要點梳理知識點一動力學(xué)的兩類基本問題知識梳理1概念一類是由物體的受力情況求解物體的運動情況。另一類是由物體的運動情況求解物體的受力情況。2求解關(guān)鍵無論求解哪類問題，必須先設(shè)法求出物體的運動加速度。3求解加速度的方法有兩種一是運用定義式和其它運動學(xué)公式，二是運用牛頓第二定律通過決定式求得。4動力學(xué)兩類基本問題的求解思路（1）已知物體的受力情況求物體的運動情況根據(jù)物體的受力情況求出物體受到的合外力，然后應(yīng)用牛頓第二定律求出物體的加速度，再根據(jù)初始條件由運動學(xué)公式就可以求出物體的運動情況物體的速度、位移或運動時間。（2）已知

2、物體的運動情況求物體的受力情況根據(jù)物體的運動情況，應(yīng)用運動學(xué)公式求出物體的加速度，然后再應(yīng)用牛頓第二定律求出物體所受的合外力，進(jìn)而求出某些未知力。疑難導(dǎo)析1在處理力和運動的兩類基本問題時，關(guān)鍵在于加速度a，a是連接運動學(xué)公式和牛頓第二定律的橋梁。由于運動學(xué)和動力學(xué)中公共的物理量是加速度a，所以在處理力和運動的兩類基本問題時，不論由受力確定運動還是由運動確定受力，關(guān)鍵在于加速度a，a是連接運動學(xué)公式和牛頓第二定律的橋梁。注意：在勻變速直線運動的公式中有五個物理量，其中有四個矢量，一個標(biāo)量t，在動力學(xué)公式中有三個物理量，其中有兩個矢量F、a，一個標(biāo)量m。此外，在動力學(xué)物理量中還會涉及斜面傾角、動摩

3、擦因數(shù)、彈簧勁度系數(shù)k等量，因為這些量也與力有關(guān)系。2物體運動的性質(zhì)、軌跡的形狀是由物體所受的合外力及初速度共同決定的。若，則靜止；若，則做勻速直線運動；若或，并與共線，則做變速直線運動，若又是恒力，則做勻變速直線運動。：如圖所示，一個人用與水平方向成=角的斜向下的推力F推一個質(zhì)量為20 kg的箱子勻速前進(jìn)，如圖（a）所示，箱子與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.40求：（1）推力F的大小；（2）若該人不改變力F的大小，只把力的方向變?yōu)榕c水平方向成角斜向上去拉這個靜止的箱子，如圖（b）所示，拉力作用2.0 s后撤去，箱子最多還能運動多長距離？（g取10 ）。解析：（1）在圖（a）情況下，對箱子有 由

4、以上三式得F=120 N（2）在圖（b）情況下，物體先以加速度做勻速運動，然后以加速度做勻減速運動直到停止。 對物體有 ， 解得=2.88 m。知識點二超重與失重知識梳理1超重當(dāng)物體具有豎直向上的加速度時（包括向上加速或向下減速兩種情況），物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Υ笥谧陨碇亓Φ默F(xiàn)象。2失重物體具有豎直向下的加速度時（包括向下加速或向上減速兩種情況），物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮谧陨碇亓Φ默F(xiàn)象。3完全失重物體以加速度a=g向下豎直加速或向上減速時（自由落體運動、處于繞星球做勻速圓周運動的飛船里或豎直上拋時），物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔诹愕默F(xiàn)象。疑難導(dǎo)析1超重與失重

5、的產(chǎn)生當(dāng)系統(tǒng)的加速度豎直向上時（向上加速運動或向下減速運動）發(fā)生超重現(xiàn)象，當(dāng)系統(tǒng)的加速度豎直向下時（向上減速運動或向下加速運動）發(fā)生失重現(xiàn)象；當(dāng)豎直向下的加速度正好等于g時（自由落體運動或處在繞地球做勻速圓周運動的飛船里面）發(fā)生完全失重現(xiàn)象。因此超重、失重、完全失重三種情況的產(chǎn)生僅與物體的加速度有關(guān)，而與物體的速度大小和方向無關(guān)。“超重”不能理解成物體的重力增加了；“失重”也不能理解為物體的重力減不了；“完全失重”不能理解成物體的重力消失了，物體超重、失重以及完全失重時重力是不變的。2重力與視重的區(qū)別和聯(lián)系重力是由地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的。人們通常用豎直懸掛的彈簧秤或水平放置的臺秤來測量物體的

6、重力大小。用這種方法測得的重力大小常稱為“視重”，其實質(zhì)是彈簧秤拉物體的力或臺秤對物體的支持力。運動情況超重、失重視重平衡狀態(tài)不超重、不失重具有向上的加速度a超重具有向下的加速度a失重向下的加速度為g完全失重F=0：某人站在一臺秤上，當(dāng)他猛地下蹲的過程中，臺秤讀數(shù)（不考慮臺秤的慣性）（ ）A先變大后變小，最后等于他的重力B變大，最后等于他的重力C先變小，后變大，最后等于他的重力D變小，最后等于他的重力答案：C解析：人從靜止加速向下最大速度減速向下靜止，可見從靜止到最大下蹲速度，人處于失重狀態(tài)，臺秤讀數(shù)變?。粡淖畲蟮南露姿俣鹊届o止，人處于超重狀態(tài)，臺秤讀數(shù)變大，最后其讀數(shù)等于人的重力。正確答案為

7、C。典型例題透析類型一動力學(xué)的兩大基本問題無論是哪種情況，聯(lián)系力和運動的“橋梁”是加速度，解題思路可表示如下：1、如圖所示，物體從光滑斜面上的A點由靜止開始下滑，經(jīng)過B點后進(jìn)入水平面（設(shè)經(jīng)過B點前后速度大小不變），最后停在C點。每隔0.2秒鐘通過速度傳感器測量物體的瞬時速度，下表給出了部分測量數(shù)據(jù)。求：（重力加速度g10） （1）斜面的傾角；（2）物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)；（3）t0.6s時的瞬時速度v。思路點撥：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分別求出物體在水平面上和斜面上的加速度，根據(jù)牛頓第二定律和運動關(guān)系式即可求得各物理量。解析：（1）由前三列數(shù)據(jù)可知物體在斜面上勻加速下滑時的加速度為，可得：（2）由

8、后二列數(shù)據(jù)可知物體在水平面上勻減速滑行時的加速度大小為，可得：0.2（3）由25t1.12（0.8t），解得t0.1s，即物體在斜面上下滑的時間為0.5s， 則t0.6s時物體在水平面上，其速度為2.3 m/s?？偨Y(jié)升華：該題考查了牛頓第二定律的應(yīng)用。該題命題意圖符合新教材意圖，考查了學(xué)生獲取信息、分析問題、解決問題能力。舉一反三【變式】如圖所示，質(zhì)量為0. 5 kg的物體在與水平面成角的拉力F作用下，沿水平桌面向右做直線運動經(jīng)過0.5s，速度由0. 6 m/s變?yōu)?. 4 m/s，已知物體與桌面間的動摩擦因數(shù)=0.1，求作用力F的大小。解析：由運動學(xué)公式得其中，負(fù)號表示物體加速度與速度方向相

9、反，即方向向左。對物體進(jìn)行受力分析，如圖所示， 建立直角坐標(biāo)系，把拉力F沿x軸、y軸方向分解得 ， 在x方向上， 在y方向上，即 聯(lián)立式，消去得 所以N。2、有一行星探測器，質(zhì)量為1800 kg，現(xiàn)將探測器從某一行星的表面豎直升空，探測器的發(fā)動機(jī)推力恒定。發(fā)射升空后9s末，發(fā)動機(jī)因發(fā)生故障突然熄火。圖是從探測器發(fā)射到落回地面全過程的速度圖象，已知該行星表面沒有大氣，若不考慮探測器總質(zhì)量的變化。求：（1）該行星表面附近的重力加速度大??；（2）發(fā)動機(jī)正常工作時的推力；（3）探測器落回星球表面時的速度。思路點撥：給定圖象，可以從圖象的斜率求得各段時間內(nèi)的加速度，從而根據(jù)牛頓第二定律可求得作用力。解析

10、：（1）由圖象可知945 s內(nèi)行星探測器只在行星重力作用下運動。 故其運動的加速度a=4即為行星表面的重力加速度。（2）取探測器研究。在09s內(nèi)， 由牛頓第二定律得 解得F= 2N。（3）由上升位移與下落位移相等得 解出：v=80 m/s?？偨Y(jié)升華：圖象和圖象不能描述曲線運動的規(guī)律。因為在圖象和圖象中，v、x軸上的正、負(fù)只能描述同一直線上的兩個方面，所以無法描述曲線運動。同時，對勻變速直線運動來說，其軌跡為直線，但其圖線卻是曲線，因此，在利用圖象法處理運動學(xué)問題時，千萬不要把圖象或圖象中的直線或曲線誤認(rèn)為是物體運動的軌跡。舉一反三【變式】在傾角為的長斜面上有一帶風(fēng)帆的滑塊從靜止開始沿斜面下滑，

11、滑塊的質(zhì)量為m，它與斜面間的動摩擦因數(shù)為，帆受到的空氣阻力與滑塊下滑的速度的大小成正比，即。（1）寫出滑塊下滑的加速度的表達(dá)式。（2）寫出滑塊下滑的最大速度的表達(dá)式。（3）若m=2，g取10 ，滑塊從靜止開始沿斜面下滑的速度圖線如圖所示，圖中直線是t=0時刻速度圖線的切線，由此求出和k的值。思路點撥：對物體進(jìn)行受力分析，應(yīng)用牛頓第二定律并結(jié)合運動學(xué)知識和圖象的意義進(jìn)行求解。解析：（1）滑塊在斜面上受到重力、支持力、摩擦力和空氣阻力的作用做變加速直線運動， 根據(jù)牛頓第二定律，有： （2）分析上式，當(dāng)滑塊速度v增大時，其加速度不斷減小。 當(dāng)a=0時、滑塊速度最大，其最大值為 （3）從圖中可以看出，

12、=2 m/s，當(dāng)t=0時，v0，a=3 由可列方程 聯(lián)立解得。3、如圖所示，傳送帶與地面傾角=，從A到B長度為16 m，傳送帶以10 m/s的速率逆時針轉(zhuǎn)動在傳送帶上端A無初速度地放一個質(zhì)量為0. 5 kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5求物體從A運動到B需時間是多少？（sin =0. 6，cos=0. 8）思路點撥：物體的運動分為兩個過程，一個過程在物體速度等于傳送帶速度之前，物體做勻加速直線運動；第二個過程是物體速度等于傳送帶速度以后的運動情況，其中速度相同點是一個轉(zhuǎn)折點，此后的運動情況要看與所受的最大靜摩擦力，若，則繼續(xù)向下加速若，則將隨傳送帶一起勻速運動，分析清楚了受力情況與

13、運動情況，再利用相應(yīng)規(guī)律求解即可本題中最大靜摩擦力等于滑動摩擦力大小。解析：物體放在傳送帶上后，開始的階段，由于傳送帶的速度大于物體的速度，傳送帶給物體一沿傳送帶向下的滑動摩擦力f，物體受力情況如圖所示。 物體由靜止加速，由牛頓第二定律得 10（0. 6 0.50. 8）10 物體加速至與傳送帶速度相等需要的時間s =1s由于，物體在重力作用下將繼續(xù)加速運動，當(dāng)物體速度大于傳送帶速度時，傳送帶給物體一沿傳送帶向上的滑動摩擦力f。此時物體受力情況如圖所示， 由牛頓第二定律得 ，解得=2 設(shè)后一階段物體滑至底端所用的時間為，由 解得1s ，s（舍去） 所以物體由A到B的時間2 s?？偨Y(jié)升華：從本題

14、中可以總結(jié)出，皮帶傳送物體所受摩擦力可能發(fā)生突變，不論是其大小的突變，還是其方向的突變，都發(fā)生在物體的速度與傳送帶速度剛好相等的時刻。近幾年高考注重考查運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，所以平時學(xué)習(xí)中要注意培養(yǎng)從科技、生產(chǎn)、生活、體育活動等背景下抽象出物理模型的能力，適應(yīng)新高考的要求。（1）解答“運動和力”問題的關(guān)健是要分析清楚物體的受力情況和運動情況，弄清所給問題的物理情景加速度是動力學(xué)公式和運動學(xué)公式之間聯(lián)系的橋梁。（2）審題時應(yīng)注意由題給條件作必要的定性分析或半定量分析。譬如，由本題中給出的和值可作出判斷：當(dāng)時，物體在加速至與傳送帶速度相同后，將與傳送帶相對靜止一起勻速運動；當(dāng)時，物體在獲

15、得與傳送帶相同的速度后仍繼續(xù)加速。（3）通過此題可進(jìn)一步體會到，滑動摩擦力的方向并不總是阻礙物體的運動，而是阻礙物體間的相對運動。它可能是阻力，也可能是動力。舉一反三【變式】如圖所示，一水平傳送帶以2 m/s的速度做勻速直線運動，傳送帶上兩端的距離為20 m，將一物體輕輕地放在傳送帶的一端，物體由一端運動到另一端所經(jīng)歷的時間為11 s，則物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)是多少？() 解析：物體放到傳送帶上，剛開始一段時間物體相對傳送帶向后滑動，但相對地向前運動。選取地面為參考系，物體在傳送帶的滑動摩擦力作用下從靜止開始做勻加速直線運動，其加速度為。當(dāng)物體的速度達(dá)到傳送帶的速度2 m/s時，物體與傳

16、送帶無相對運動及相對運動趨勢，故兩者相對靜止，物體一直以2 m/s速度勻速運動到另一端此時對地的位移是20 m。物體開始做勻加速運動的時間為勻加速直線運動的時間為由運動學(xué)公式得 ，解得。類型二超重、失重現(xiàn)象及運動特征1超重、失重不是重力增加或減少了，而是重力用作其它用途，對水平支持面的壓力或?qū)ωQ直懸線的拉力變大或變小了，重力的大小是沒有變化的，仍為Mg。2超重、失重與物體的速度無關(guān)，只取決于物體的加速度方向。3對系統(tǒng)超重、失重的判定不能只看某一物體，要綜合分析，某一物體的加速運動會不會引起其它物體運動狀態(tài)的變化。例如臺秤上放一容器，一細(xì)線拴一木球，線另一端拴于盛水容器的底部，剪斷細(xì)線，木球加速

17、上升同時有相同體積的水以相同的加速度在加速下降，綜合起來，臺秤示數(shù)會減小。若不能注意到這一點，會得出相反的錯誤結(jié)論。（4）在完全失重的狀態(tài)下，由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會消失。如單擺停擺、天平失效、浸沒于液體中的物體不再受浮力、水銀氣壓計失效等，但測力的儀器彈簧測力計是可以使用的，因為彈簧測力計是根據(jù)Fkx制成的，而不是根據(jù)重力制成的。4、輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個小鐵球，電梯中有質(zhì)量為50 kg的乘客，如圖所示，在電梯運行時，乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長量是電梯靜止時輕質(zhì)彈簧的伸長量的一半，這一現(xiàn)象表明（）（ ）A電梯此時可能正以大小為1的加速度減速上升，也可能以大小為1的加

18、速度加速下降B電梯此時可能正以大小為1的加速度減速上升，也可能以大小為5的加速度加速下降C電梯此時正以大小為5的加速度加速上升，也可能是以大小為5的加速度減速下降D無論電梯此時是上升還是下降，也無論電梯是加速還是減速，乘客對電梯底板的壓力大小一定是250N解析：彈簧的伸長量是原來伸長量的一半，此時彈簧對小鐵球的拉力，說明小鐵球處于失重狀態(tài)，且其具有向下的加速度，數(shù)值為，故A、B、C均不正確。由于乘客與小鐵球的運動狀態(tài)相同，故乘客也具有向下的加速度，對乘客進(jìn)行受力分析得：，解得，故D正確。答案：D 總結(jié)升華：超重與失重現(xiàn)象不是物體的重力有變化，物體的重力不會因物體的運動狀態(tài)的改變而改變。舉一反三

19、【變式】2007年9月8日姚明在臺灣新竹參加交流活動，引起臺灣同胞廣大球迷的尊敬和愛戴，讓更多的臺灣同胞喜愛上籃球這一運動。若姚明某次跳起過程可分為下蹲、蹬地、離地上升、下落四個過程，下列關(guān)于蹬地和離地上升兩過程的說法中正確的是（設(shè)蹬地的力為恒力）（ ）A兩過程中姚明都處于超重狀態(tài) B兩過程中姚明都處于失重狀態(tài)C前過程超重，后過程不超重也不失重 D前過程超重，后過程完全失重答案：D解析：蹬地時具有向上的加速度，因此為超重，離地上升的過程中具有向下的重力加速度，因此為完全失重狀態(tài)。類型三牛頓運動定律在臨界問題中的應(yīng)用在應(yīng)用牛頓定律解決動力學(xué)問題中，當(dāng)物體運動的加速度不同時，物體有可能處于不同的狀

20、態(tài)，特別是題目中出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語時，往往會有臨界現(xiàn)象。此時要采用極限分析法，看物體在不同加速度時，會有哪些現(xiàn)象發(fā)生，盡快找出臨界點，求出臨界條件。5、如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧豎直固定在水平面上，上端固定一質(zhì)量為的托盤，托盤上有一個質(zhì)量為m的木塊。用豎直向下的力將原長為的彈簧壓縮后突然撤去外力，則m即將脫離時的彈簧長度為（ ）A BCD解析：彈簧上端只有托盤時，彈簧被壓縮的長度為；當(dāng)再加上木塊時，彈簧被壓縮的長度為；在力的作用下，彈簧被壓縮的更多。撤去外力后，兩者加速向上運動，當(dāng)?shù)竭_(dá)壓縮量為時，速度達(dá)到最大而加速度為零，顯然這時木塊和托盤之間有壓力作用，且壓力等于木塊

21、的重力。再向上做減速運動，由于木塊處于失重狀態(tài)，對托盤的壓力變小。當(dāng)恰好分離時，兩者恰好無相互作用力，此臨界狀態(tài)，兩者都處于完全失重，所以彈簧為原長。故選A。答案：A總結(jié)升華：解決問題的關(guān)鍵是正確找到分離的位置。恰好分離的瞬間，從受力的角度分析是木塊和托盤間的彈力恰好為零，木塊此時的加速度為重力加速度，托盤的加速度也恰好為重力加速度，木塊對托盤沒有作用力，所以彈簧對托盤的彈力為零。所以彈簧應(yīng)該為原長。舉一反三【變式】如圖所示，物體A靜止在臺秤的秤盤B上，A的質(zhì)量為10.5kg，B的質(zhì)量1.5kg，彈簧質(zhì)量不計，勁度系數(shù)k800N/m，現(xiàn)給A施加一個豎直向上的力F，使它向上做勻加速直線運動，已知

22、力F在開始的t0.2s內(nèi)是變力，此后是恒力，求F的最大值和最小值。解析：由題意知，t0.2s時，A、B分開，此時兩者加速度相等，設(shè)彈簧開始的壓縮量為， A、B分開時彈簧的壓縮量為，此時兩者的加速度為a，則有t0時， 0.15m 當(dāng)t0.2s時， 又由 得， 聯(lián)立解得，當(dāng)t0時，F(xiàn)最小，此時 當(dāng)t0.2s時，F(xiàn)最大，此時。第二部分 實驗：驗證牛頓運動定律內(nèi)容展示實驗?zāi)康?學(xué)會用實驗的方法探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，即質(zhì)量一定時，加速度與作用力成正比；作用力一定時，加速度與質(zhì)量成反比。2掌握用控制變量法研究問題的實驗方法。實驗器材電磁打點計時器、復(fù)寫紙片和紙帶、一端帶滑輪的長木板、小車、小桶

23、、沙子、低壓交流電源、天平、砝碼、刻度尺、導(dǎo)線兩條實驗原理采用控制變量法，在所研究的問題中，有兩個以上的參量在發(fā)生牽連變化時，可以控制某個或某些量不變，只研究其中兩個量之間的變化關(guān)系的方法，這也是物理學(xué)中研究問題經(jīng)常采用的方法。本實驗中，研究的參量有，在驗證牛頓第二定律的實驗中，可以控制參量一定，研究與的關(guān)系；控制參量一定，研究與的關(guān)系。實驗步驟1用天平測出小車和砝碼的總質(zhì)量M，小盤和砝碼的總質(zhì)量m，把數(shù)值記錄下來。2按圖把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在車上，即不給小車加牽引力。 3平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板。反復(fù)移動木板的位置，直至小車在斜面上運動時可以保

24、持勻速直線運動狀態(tài)。這時，小車拖著紙帶運動時受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡。4把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源再放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列的點，打完點后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標(biāo)上紙帶號碼。5保持小車和砝碼的質(zhì)量不變，在小盤里放入適量的砝碼，把小盤和砝碼的總質(zhì)量記錄下來，重復(fù)步驟4。在小桶內(nèi)再放入適量砝碼，記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量，再重復(fù)步驟4。6重復(fù)步驟5三次，得到三條紙帶。7在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計數(shù)點，測量計數(shù)點間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值。8用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力F，作用力的大小F等于小

25、盤和砝碼的總重力，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點，如果這些點是在一條過原點的直線上，便證明了加速度與作用力成正比9保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變，在小車上加砝碼，重復(fù)上面的實驗，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點。如果這些點是在一條過原點的直線上，就證明了加速度與質(zhì)量成反比。方法攻略誤差分析1質(zhì)量的測量誤差，紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差。2因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差：本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力（實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力），存在系統(tǒng)誤差。小盤和砝碼的總質(zhì)

26、量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小。3平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差：在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外，其它的都跟正式實驗一樣（比如要掛好紙帶、接通打點計時器），勻速運動的標(biāo)志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等。注意事項1一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力。在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動。2實驗步驟2、3不需要重復(fù)，即整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需

27、要重新平衡摩擦力。3每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出。只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。4改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。5作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)。6作圖時兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)，各量須采用國際單位。這樣作圖線時，坐標(biāo)點間距不至于過密，誤差會小些。7為提高測量精度（1）應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個起點。（2）可以把每打五次點的時間作為時間單位，即從開始點起，

28、每五個點標(biāo)出一個計數(shù)點，而相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T=0. 1 s。典型例題透析1、（1）某一同學(xué)用如圖所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律，即把小車放在光滑的木板上，小車受到的合外力就是下滑力，通過改變木板的傾斜角度，即可改變合外力，通過打點計時器測量加速度。對此你有何評論？（2）另一同學(xué)將打點計時器換成光電計時器。光電計時器其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置。當(dāng)有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間。并設(shè)計了圖乙所示裝置探究“牛頓第二定律”的實驗，圖中NQ是水平桌面PQ是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有

29、畫出）。小車上固定著用于擋光的窄片，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片的擋光時間。該實驗為了把沙和沙桶m拉車的力當(dāng)作小車的合力必須平衡摩擦力，為什么要平衡摩擦力呢？請簡要說明理由。（3）該實驗中，讓小車質(zhì)量M不變時，探究a與F關(guān)系。該同學(xué)通過測量，作出圖線，如圖丙中的實線所示。你認(rèn)為：圖線不通過坐標(biāo)原點的原因是_；圖線上部彎曲的原因是_。解析：（1）本實驗設(shè)計是想通過小車在下滑力的作用下，做勻加速直線運動，來驗證牛頓第二定律，但由于合外力即下滑力，與小車的質(zhì)量是線性關(guān)系，無法驗證加速度與質(zhì)量的關(guān)系，因此該設(shè)計不合理。（2）牛頓第二定律表達(dá)式中的F是物體所受的合外力，在本實驗

30、中，如果不采用一定的辦法平衡小車所受的摩擦力，小車所受的合外力就不只是細(xì)繩的拉力，而應(yīng)是細(xì)繩的拉力和系統(tǒng)所受的摩擦力的合力。畫此，在研究加速度a和外力F的關(guān)系時，若不計摩擦力，誤差較大，若計摩擦力，其大小的測量又很困難；在研究加速度a和質(zhì)量m的關(guān)系時，由于隨著小車上的砝碼增加，小車與木板間的摩擦力會增大，小車所受的合外力就會變化（此時長板是水平放置的），不滿足合外力恒定的實驗條件，因此實驗前必須平衡摩擦力。答案：（1）（2）見思路點撥（3）平衡摩擦力時木板傾角太大；沒有滿足小車質(zhì)量M遠(yuǎn)大于沙和沙桶的質(zhì)量m?？偨Y(jié)升華：根據(jù)新課標(biāo)的“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態(tài)度與價值觀”的三維思想，實驗考查應(yīng)重在過程，同時要多思考幾個為什么，它是今后高考命題的方向。本題的設(shè)計就是想讓學(xué)生學(xué)會分析實驗過程和現(xiàn)象，注意培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力。舉一反三【變式】根據(jù)圖甲裝置在進(jìn)行驗證牛頓第二定律的實驗中，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，由于沒有考慮沙桶的質(zhì)量，結(jié)果得到的圖像如乙圖中（ ）答案：D解析：設(shè)小車質(zhì)量為M，沙和沙桶的質(zhì)量為m，兩者共同的加速度為當(dāng)合外力mg不變時，若以為橫坐標(biāo)，得到的是一條通過原點的傾斜直線；若以為橫坐標(biāo)，只有當(dāng)時，圖像才接近于上述傾斜直線，且隨著M的減小，圖像與直線的偏離越大，得到如圖D所示的圖像。2、現(xiàn)要