2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題4第16講驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律教學(xué)案新人教版

1、第16講驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律基礎(chǔ)命題點(diǎn)課本原型實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律。2學(xué)會(huì)利用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、小車(chē)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、小盤(pán)、砝碼、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺。三、實(shí)驗(yàn)原理1當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究加速度與合外力的關(guān)系af合。2當(dāng)合外力一定時(shí)，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系a。四、實(shí)驗(yàn)步驟1稱量質(zhì)量：用天平測(cè)量小盤(pán)的質(zhì)量m0和小車(chē)的質(zhì)量m。2儀器安裝：按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在小車(chē)上(即不給小車(chē)牽引力)。3平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車(chē)在斜面上做

2、勻速直線運(yùn)動(dòng)。4數(shù)據(jù)測(cè)量和記錄(1)保持小車(chē)的質(zhì)量不變：把小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，掛上小盤(pán)和砝碼，先接通電源，再讓小車(chē)拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶。計(jì)算小盤(pán)和砝碼的重力，即為小車(chē)所受的合力，由紙帶計(jì)算出小車(chē)的加速度，并把力和對(duì)應(yīng)的加速度填入表(一)中。改變小盤(pán)內(nèi)砝碼的個(gè)數(shù)，并多做幾次實(shí)驗(yàn)。(2)保持小盤(pán)內(nèi)的砝碼個(gè)數(shù)不變：在小車(chē)上放上砝碼改變小車(chē)的質(zhì)量，讓小車(chē)在木板上滑動(dòng)打出紙帶。計(jì)算砝碼和小車(chē)的總質(zhì)量m，由紙帶計(jì)算出小車(chē)對(duì)應(yīng)的加速度，并將所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表(二)中。改變小車(chē)上砝碼的個(gè)數(shù)，并多做幾次實(shí)驗(yàn)。 表(一)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度a/(ms2)小車(chē)受力f/n123表(二)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加

3、速度a/(ms2)小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量m/kg小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)/kg1123五、數(shù)據(jù)處理1先在紙帶上標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，根據(jù)公式a計(jì)算加速度。2保持小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量m不變，記錄各組對(duì)應(yīng)的加速度a與小車(chē)所受牽引力f，然后建立直角坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示加速度a，用橫坐標(biāo)表示作用力f，描點(diǎn)畫(huà)出af圖象，如果圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，便證明加速度與作用力成正比。3保持小車(chē)所受牽引力f不變，記錄各組對(duì)應(yīng)的加速度a與小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量m，然后建立直角坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示加速度a，用橫坐標(biāo)表示小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)，描點(diǎn)畫(huà)出a圖象，如果圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，就證明加速度與質(zhì)量成反比。六

4、、誤差分析1平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差。2質(zhì)量的測(cè)量、紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測(cè)量、細(xì)繩或紙帶不與木板平行等都會(huì)造成誤差。3實(shí)驗(yàn)原理不完善引起誤差。通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)，使小車(chē)所受的阻力被平衡，當(dāng)小車(chē)做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以得到ag，fmg，只有當(dāng)mm時(shí)，才可近似認(rèn)為小車(chē)所受的拉力f等于mg，所以本實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差。例1(2019黑龍江哈師大附中開(kāi)學(xué)考試)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)(裝置如圖)。(1)下列說(shuō)法中正確的是()a平衡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的摩擦力時(shí)，應(yīng)先把裝沙的小桶通過(guò)定滑輪拴在小車(chē)上b連接沙桶和小車(chē)的輕繩應(yīng)和長(zhǎng)木板保持平行c平衡摩擦力后，長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng)d小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接通電源再釋放

5、小車(chē)(2)實(shí)驗(yàn)中沙和桶的總質(zhì)量m和車(chē)與車(chē)上砝碼的總質(zhì)量m間必須滿足的條件是_。(3)某次實(shí)驗(yàn)中，由于沒(méi)有滿足(2)的條件，研究在車(chē)與車(chē)上砝碼的總質(zhì)量m一定時(shí)，小車(chē)的加速度a與作用力f的關(guān)系時(shí)結(jié)果得到的圖象應(yīng)是如下圖中的()(4)研究在作用力f一定時(shí)，小車(chē)的加速度a與小車(chē)質(zhì)量m的關(guān)系，某位同學(xué)按正確的實(shí)驗(yàn)步驟得到足夠多的紙帶，其中的一條如下：實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接的電源周期為0.02 s，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，則d點(diǎn)的對(duì)應(yīng)速度為_(kāi) m/s，小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度為_(kāi) m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析(1)平衡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的摩擦力時(shí)，不掛沙桶，只讓小車(chē)拖著紙帶在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)，a錯(cuò)誤

6、；為了減小誤差，連接沙桶和小車(chē)的輕繩應(yīng)和長(zhǎng)木板保持平行，b正確；平衡摩擦力后，長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng)，c正確；小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接通電源再釋放小車(chē)，d正確；故選b、c、d。(2)認(rèn)為沙和沙桶的重力為拉小車(chē)運(yùn)動(dòng)的合力，故應(yīng)該滿足沙和沙桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)及其上砝碼的總質(zhì)量m，即mm。(3)當(dāng)沙和沙桶質(zhì)量不斷增大后，不再滿足mm，根據(jù)此時(shí)小車(chē)的實(shí)際合力小于沙和沙桶的重力，圖線向下彎曲。故選d。(4)兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，則兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t0.025 s0.1 s，d點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度：vd m/s1.86 m/s；根據(jù)xat2，可得小車(chē)的加速度為：a m/s26.22

7、m/s2。答案(1)bcd(2)mm(3)d(4)1.866.22實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)平衡摩擦力：在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在小車(chē)上，即不要給小車(chē)加任何牽引力，且要讓小車(chē)拖著紙帶勻速運(yùn)動(dòng)。(2)不重復(fù)平衡摩擦力：平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。(3)實(shí)驗(yàn)條件：每條紙帶都必須在滿足小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出。小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，后放開(kāi)小車(chē)，且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)定滑輪前按住小車(chē)。(4)作圖：作圖時(shí)，兩坐標(biāo)軸的比例要適當(dāng)，要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱地分布在

8、所作直線兩側(cè)。例2“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 hz，試回答下列問(wèn)題。(1)實(shí)驗(yàn)中在平衡小車(chē)與木板之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示，a、b、c、d、e、f、g這些點(diǎn)的間距如圖中標(biāo)示，其中相鄰兩點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫(huà)出。根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算：打c點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小為_(kāi) m/s；小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi) m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)平衡好摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車(chē)上，掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度。根據(jù)小車(chē)的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力f的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的af圖線如

9、圖丙所示，此圖線不通過(guò)原點(diǎn)的主要原因是_。(3)在某次利用上述已調(diào)整好的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持砝碼盤(pán)中砝碼個(gè)數(shù)不變，小車(chē)自身的質(zhì)量保持不變(已知小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤(pán)和盤(pán)中砝碼的質(zhì)量)，在小車(chē)上加一個(gè)砝碼，并測(cè)出此時(shí)小車(chē)的加速度a，調(diào)整小車(chē)上的砝碼，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到多組數(shù)據(jù)，以小車(chē)上砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo)，相應(yīng)加速度的倒數(shù)為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出如圖丁所示的m關(guān)系圖線，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了牛頓第二定律。如果圖中縱軸上的截距為b，圖線的斜率為k，則小車(chē)受到的拉力大小為_(kāi)，小車(chē)的質(zhì)量為_(kāi)。解析(1)紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為t0.10 s，s19.50 cm、s211.00 cm、s312.55 cm

10、、s414.00 cm、s515.50 cm、s617.05 cm，勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，物體在某段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，可知打c點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小為vc，代入數(shù)值得vc1.18 m/s，小車(chē)的加速度大小為a，代入數(shù)值得a1.50 m/s2。(2)平衡摩擦力后，f0時(shí)就產(chǎn)生了加速度，說(shuō)明未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力。(3)設(shè)小車(chē)的質(zhì)量為m，圖丁中圖線的函數(shù)關(guān)系式滿足kmb，根據(jù)牛頓第二定律得f(mm)a，變形得m，可解得f，m。答案(1)1.181.50(2)未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力(3)“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)得到的理想af圖象應(yīng)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，但由于實(shí)驗(yàn)誤差影響，常出現(xiàn)如圖所示

11、的三種情況(說(shuō)明見(jiàn)下表)。圖線特征產(chǎn)生原因圖線的上部彎曲當(dāng)小車(chē)受力f較大時(shí)，不滿足“盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和車(chē)上砝碼的總質(zhì)量”的條件圖線在a軸的截距大于0平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大，f0(即不掛小盤(pán))時(shí)小車(chē)就具有了加速度圖線在f軸的截距大于0平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過(guò)小，或未平衡摩擦力，只有當(dāng)f增加到一定值時(shí)，小車(chē)才獲得加速度(2019江蘇高考模擬)利用圖甲所示裝置探究物體的加速度與所受合外力的關(guān)系，小車(chē)質(zhì)量約300 g，另配置質(zhì)量20 g的鉤碼5個(gè)，質(zhì)量500 g的砝碼1個(gè)。(1)實(shí)驗(yàn)中，平衡摩擦力的具體做法是：_(選填“掛上”或“移去”)鉤碼，長(zhǎng)木板右端用墊塊抬高，調(diào)至適當(dāng)高度，

12、接通電源，輕推小車(chē)，使紙帶上打出的點(diǎn)間距相等。(2)實(shí)驗(yàn)通過(guò)添加鉤碼改變小車(chē)的受力。關(guān)于小車(chē)，下列說(shuō)法中正確的有_。a當(dāng)鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)總質(zhì)量時(shí)，可認(rèn)為小車(chē)所受合外力與鉤碼重力大小相等b開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將砝碼放入小車(chē)c小車(chē)內(nèi)放入砝碼后需重新平衡摩擦力d實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量(3)實(shí)驗(yàn)中打出一條紙帶，如圖乙所示，從某清晰點(diǎn)開(kāi)始取計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6，測(cè)量點(diǎn)0到點(diǎn)3的距離為d1，點(diǎn)0到點(diǎn)6的距離為d2，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔均為t，則加速度a_。(4)實(shí)驗(yàn)小組由小車(chē)受到的拉力f和對(duì)應(yīng)的加速度a，作出af圖線，如圖丙中實(shí)線所示，下列對(duì)實(shí)驗(yàn)圖線偏離直線的原因分析，正確的是

13、_。a測(cè)量不準(zhǔn)確引起的，屬于偶然誤差b實(shí)驗(yàn)原理方法引起的，屬于系統(tǒng)誤差c加速度大，空氣阻力作用更加明顯d滑輪與軸間有摩擦答案(1)移去(2)abd(3)(4)b解析(1)平衡摩擦力時(shí)，移去鉤碼，長(zhǎng)木板右端用墊塊抬高，調(diào)至適當(dāng)高度，接通電源，輕推小車(chē)，使紙帶上打出的點(diǎn)間距相等。(2)當(dāng)鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車(chē)所受的合力等于鉤碼的重力，故a正確；開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將砝碼放入小車(chē)，使得鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量，故b正確；小車(chē)內(nèi)放入砝碼后，不需要重新平衡摩擦力，故c錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)研究加速度與力的關(guān)系，需保持小車(chē)的總質(zhì)量不變，不需要測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量，故d正確。(3)根據(jù)逐差法得(d2d1)d

14、1a(3t)2，故加速度a。(4)af圖線中，圖線上端偏離直線的原因是不能滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量，該誤差屬于系統(tǒng)誤差，是由實(shí)驗(yàn)原理方法引起的。能力命題點(diǎn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新1實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)(1)如圖，兩個(gè)相同小車(chē)，同時(shí)運(yùn)動(dòng)、同時(shí)停止，位移之比等于加速度之比。通過(guò)增減小盤(pán)中砝碼探究加速度與力的關(guān)系，通過(guò)增減小車(chē)中的砝碼探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。(2)通過(guò)小盤(pán)中和小車(chē)中砝碼的變動(dòng)，使小盤(pán)、小車(chē)和砝碼組成的系統(tǒng)總質(zhì)量不變，探究加速度與力的關(guān)系。由于mgtma，tma，則a，故此方案不必保證小車(chē)總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量。2實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)(1)氣墊導(dǎo)軌：不用平衡摩擦力。(2)力傳感器或彈簧測(cè)

15、力計(jì)：可直接測(cè)繩的拉力，不必保證小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量。(3)速度傳感器、位移傳感器、光電門(mén)。3實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膭?chuàng)新：以牛頓第二定律為實(shí)驗(yàn)原理，測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)、重力加速度、質(zhì)量等。(2019山西省三模)如圖甲所示裝置可以探究“物體加速度與其所受外力的關(guān)系”。水平桌面上固定一帶小滑輪的長(zhǎng)木板a，桌面上固定兩個(gè)光電門(mén)g1和g2，滑塊b上帶有寬度為d的遮光條，b通過(guò)繩子繞過(guò)滑輪與力傳感器相連，傳感器另一端固定，沙桶掛在動(dòng)滑輪上。(1)本實(shí)驗(yàn)裝置還需要墊高長(zhǎng)木板左端以平衡摩擦力嗎？答：_(選填“需要”或“不需要”)；實(shí)驗(yàn)時(shí)還需要保持沙桶和沙子的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊b的質(zhì)量嗎？答：_(選填“需要”或“不

16、需要”)。(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度如圖乙所示，其讀數(shù)為_(kāi) cm。(3)正確調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置后，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，記錄力傳感器的示數(shù)為f，光電門(mén)記錄的時(shí)間分別為t1和t2，遮光條寬度為d，兩個(gè)光電門(mén)之間的距離為l，滑塊及遮光條的總質(zhì)量為m，只需要驗(yàn)證f_，即驗(yàn)證了牛頓第二定律。解析(1)本實(shí)驗(yàn)需要繩子拉力即為合力，故需要平衡摩擦力；由傳感器可以讀出繩子的拉力，故不需要滿足沙桶和沙子的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊b的質(zhì)量。(2)由圖知主尺刻度為0.7 cm，游標(biāo)尺上第15條刻度線與主尺刻度線對(duì)應(yīng)的最齊，故游標(biāo)尺的讀數(shù)是150.05 mm0.75 mm0.075 cm，遮光條的寬度為0.7 cm0.075 cm0.

17、775 cm。(3)設(shè)滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門(mén)的速度分別為v1、v2，則：v1，v2根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，得：vv2al若fma，則驗(yàn)證了牛頓第二定律，聯(lián)立知，只要驗(yàn)證fmd2，即可驗(yàn)證牛頓第二定律。答案(1)需要不需要(2)0.775(3)md2本實(shí)驗(yàn)中小車(chē)受到的拉力由彈簧秤直接測(cè)出，不需要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量，也解決了原有實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差問(wèn)題，是一種非常好的方法。(2018江蘇高考) 某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量重力加速度g。細(xì)繩跨過(guò)固定在鐵架臺(tái)上的輕質(zhì)滑輪，兩端各懸掛一只質(zhì)量為m的重錘。實(shí)驗(yàn)操作如下：用米尺量出重錘1底端距地面的高度h；在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼；左手將重錘2壓在

18、地面上，保持系統(tǒng)靜止。釋放重錘2，同時(shí)右手開(kāi)啟秒表，在重錘1落地時(shí)停止計(jì)時(shí)，記錄下落時(shí)間；重復(fù)測(cè)量3次下落時(shí)間，取其平均值作為測(cè)量值t。請(qǐng)回答下列問(wèn)題(1)步驟可以減小對(duì)下落時(shí)間t測(cè)量的_(選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差。(2)實(shí)驗(yàn)要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量m小很多，主要是為了_。a使h測(cè)得更準(zhǔn)確b使重錘1下落的時(shí)間長(zhǎng)一些c使系統(tǒng)的總質(zhì)量近似等于2md使細(xì)繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等(3)滑輪的摩擦阻力會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差?，F(xiàn)提供一些橡皮泥用于減小該誤差，可以怎么做？_。(4)使用橡皮泥改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，并測(cè)出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0。用實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量量和已知量表示g，得g_。答案(1

19、)偶然(2)b(3)在重錘1上粘上橡皮泥，調(diào)整橡皮泥質(zhì)量直至輕拉重錘1能觀察到其勻速下落(4)解析(1)時(shí)間測(cè)量是人為操作快慢和讀數(shù)問(wèn)題帶來(lái)的誤差，所以屬于偶然誤差。(2)由于自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度較大，下落h高度的時(shí)間較短，為了減小測(cè)量時(shí)間的實(shí)驗(yàn)誤差，就要使重錘下落的時(shí)間長(zhǎng)一些，因此系統(tǒng)下降的加速度要小，所以小鉤碼的質(zhì)量要比重錘的質(zhì)量小很多。(3)為了消除滑輪的摩擦阻力，可用橡皮泥粘在重錘1上，輕拉重錘放手后若系統(tǒng)做勻速運(yùn)動(dòng)，則表示平衡了阻力。(4)根據(jù)牛頓第二定律有mg(mm0mm)a，又hat2，解得g。課時(shí)作業(yè)1(2019全國(guó)卷)如圖a，某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。所用

20、器材有：鐵架臺(tái)、長(zhǎng)木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50 hz的交流電源、紙帶等?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)_(用木板與水平面的夾角、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)。(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角使30。接通電源，開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開(kāi)始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖b所示。圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出)。重力加速度為9.80 m/s2，可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)(結(jié)果保留2位小數(shù))。答案(1)(2)0.35解析(1)鐵塊受重力、木板彈力及摩擦力作用，受力分析如圖。由牛頓第二定律得：

21、mgsinfnma且fnmgcos聯(lián)立以上兩式解得。(2)由逐差法求鐵塊加速度：a m/s21.97 m/s2代入，得0.35。2(2016全國(guó)卷)某物理課外小組利用圖a中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪，輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放在木板上的小滑車(chē)相連，另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有n5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010 kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車(chē)中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(chē)(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。(2)將n(依次取n1,2,3,4,5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余nn個(gè)鉤碼仍留在小車(chē)

22、內(nèi)；用手按住小車(chē)并使輕繩與木板平行。釋放小車(chē)，同時(shí)用傳感器記錄小車(chē)在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s，繪制st圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。(3)對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表。n2時(shí)的st圖象如圖b所示；由圖b求出此時(shí)小車(chē)的加速度(保留兩位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表。n12345a/(ms2)0.20_0.580.781.00(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖c中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出an圖象。從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受的合外力成正比。(5)利用an圖象求得小車(chē)(空載)的質(zhì)量為_(kāi) kg(保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取g9.8 m/s2)。(6)若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟

23、(1)，下列說(shuō)法正確的是_(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))。aan圖線不再是直線ban圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn)can圖線仍是直線，但該直線的斜率變大答案(3)0.40(0.380.42均可)(4)如圖所示(5)0.45(0.430.47均可)(6)bc解析(3)因?yàn)樾≤?chē)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故在圖b中任選一組數(shù)據(jù)代入公式sat2，可得a0.40 m/s2。(4)將n2,3,5時(shí)的點(diǎn)描到圖c中，再連線。(5)當(dāng)掛n個(gè)鉤碼時(shí)，由牛頓第二定律方程可得nmg(5mm)a，故有an，則an圖象斜率k，可得m0.45 kg。(6)如果不平衡摩擦力，則有nmg(5n)mmg(5mm)a，得ang，說(shuō)明

24、圖線仍為直線，但不再過(guò)原點(diǎn)，并且斜率增大，b、c正確。3(2019河北衡水中學(xué)高三二調(diào))如圖甲(側(cè)視圖只畫(huà)了一個(gè)小車(chē))所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以驗(yàn)證“牛頓第二定律”，兩個(gè)相同的小車(chē)放在光滑水平桌面上，右端各系一條細(xì)繩，跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤(pán)，增減盤(pán)中的砝碼可改變小車(chē)受到的合外力，增減車(chē)上的砝碼可改變小車(chē)的質(zhì)量。兩車(chē)左端各系一條細(xì)線，用一個(gè)黑板擦把兩細(xì)線同時(shí)按在固定、粗糙的水平墊片上，使小車(chē)靜止(如圖乙)。拾起黑板擦兩車(chē)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，在兩車(chē)尚未碰到滑輪前，迅速按下黑板擦，兩車(chē)立刻停止，測(cè)出兩車(chē)位移的大小。(1)該實(shí)驗(yàn)中，盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量應(yīng)_小車(chē)的總質(zhì)量(填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“等于”)。(2)圖丙為某

25、同學(xué)在驗(yàn)證“合外力不變，加速度與質(zhì)量成反比”時(shí)的實(shí)驗(yàn)記錄，已測(cè)得小車(chē)1的總質(zhì)量m1100 g，小車(chē)2的總質(zhì)量m2200 g。由圖可讀出小車(chē)1的位移x15.00 cm，小車(chē)2的位移x2_ cm，可以算出_(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，_(填“大于”“小于”或“等于”)。答案(1)遠(yuǎn)小于(2)2.45(2.422.48均可)2.04(2.022.06均可)等于解析(1)實(shí)驗(yàn)中以小盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總重力為小車(chē)受到的合力，故盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量。(2)由圖可知，小車(chē)2的位移為2.45 cm，由勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式可知，xat2，故a，由于時(shí)間相等，所以2.04

26、，所以在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)。4(2019安徽高考模擬)某課外小組利用圖甲裝置探究物體的加速度與所受合力之間的關(guān)系，請(qǐng)完善如下主要實(shí)驗(yàn)步驟。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d如圖乙所示，d_ cm；(2)安裝好光電門(mén)，從圖甲中讀出兩光電門(mén)之間的距離s_ cm；(3)接通氣源，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，根據(jù)滑塊通過(guò)兩光電門(mén)的時(shí)間_(選填“相等”或“不相等”)可判斷出導(dǎo)軌已調(diào)成水平；(4)安裝好其他器材，并調(diào)整定滑輪，使細(xì)繩水平；(5)讓滑塊從光電門(mén)1的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)測(cè)出遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)1和2的時(shí)間分別為t1和t2，計(jì)算出滑塊的加速度a1_(用d、s、t1和t2表示)，并記錄對(duì)應(yīng)的拉力傳感器的讀

27、數(shù)f1；(6)改變重物質(zhì)量，多次重復(fù)步驟(5)，分別計(jì)算出加速度a2、a3、a4，并記錄對(duì)應(yīng)的f2、f3、f4；(7)在af坐標(biāo)系中描點(diǎn)，得到一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，由此得出_。答案(1)0.550(2)50.00(3)相等(5) (7)物體質(zhì)量一定時(shí)，其加速度與所受合力成正比解析(1)由圖乙可知，該游標(biāo)卡尺為20分度，精確度為0.05 mm，讀數(shù)為5 mm0.05 mm105.50 mm0.550 cm。(2)s70.30 cm20.30 cm50.00 cm。(3)在調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，滑塊不掛重物，判斷氣墊導(dǎo)軌水平的依據(jù)是：接通氣源后，反復(fù)調(diào)節(jié)旋鈕，使滑塊靜止于導(dǎo)軌的任何位置或接通氣源后，給滑塊一個(gè)初速度，反復(fù)調(diào)節(jié)旋鈕，使滑塊通過(guò)兩光電門(mén)的時(shí)間相等。(5)