《備考指南一輪 物理 》課件-實驗4

牛頓運動定律第三章實驗四驗證牛頓運動定律欄目導(dǎo)航01知識梳理回顧02要點各個擊破03配套訓(xùn)練知識梳理回顧1一、實驗?zāi)康?．學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律．2．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．3．掌握靈活運用圖像處理數(shù)據(jù)的方法．二、實驗原理四、實驗步驟及器材調(diào)整1．用天平分別測出小車的質(zhì)量M和小桶及細(xì)沙的質(zhì)量m，把數(shù)值記錄下來．2．按圖所示把實驗器材安裝好．3．平衡摩擦力：在長木板的不帶滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動其位置，直至不掛小桶的小車剛好能在斜面上保持勻速運動為止．4．將小桶通過細(xì)繩系在小車上，將打點計時器接通電源，打點穩(wěn)定后放開小車，使小車運動，用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶，并在紙帶上標(biāo)上號碼．5．保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中的砂量，測量小桶與砂的質(zhì)量并記錄，重復(fù)步驟4，每次記錄必須在相應(yīng)的紙帶上做上標(biāo)記，列表格將記錄的數(shù)據(jù)填寫在表內(nèi)．6．在每條紙帶上選取比較理想的一段，測算出加速度a.7．建立坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示力，在坐標(biāo)系上描點，畫出相應(yīng)的圖線以驗證a與F的關(guān)系．8．保持砂及小桶的質(zhì)量不變，改變小車的質(zhì)量(在小車上增減砝碼)，重復(fù)上述步驟，驗證a與M的關(guān)系．五、注意事項1．平衡摩擦力在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)該連著紙帶且接通電源．用手給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，表示小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡．2．不重復(fù)平衡摩擦力平衡了摩擦力后，不管以后是改變小桶和砂的總質(zhì)量，還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力．3．實驗條件M?m.只有如此，小桶和砂的總重力才可視為小車受到的拉力．4．“一先一后一按”改變拉力或小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源后再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車．5．作圖作圖時兩軸標(biāo)度比例要適當(dāng)．各量須采用國際單位，并使盡可能多的點在所作的直線上，不在直線上的點盡可能對稱分布在直線的兩側(cè)，個別誤差較大的點應(yīng)舍去．【對點小練】1．(多選)某同學(xué)設(shè)計了一個探究小車加速度a與小車所受拉力F及質(zhì)量m關(guān)系的實驗，如圖所示為實驗裝置簡圖．他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，你認(rèn)為下列說法正確的是(

)A．要平衡摩擦力B．實驗時不需要平衡摩擦力C．鉤碼的重力要遠(yuǎn)小于小車的重力D．實驗進(jìn)行時應(yīng)先釋放小車再接通電源【答案】AC2．(2019年遼寧模擬)某實驗小組利用如圖所示的裝置進(jìn)行驗證：當(dāng)質(zhì)量m一定時，加速度a與力F成正比的關(guān)系，其中F＝m2g，m＝m1＋m2(m1為小車及車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，m2為桶及桶中砝碼的總質(zhì)量)．具體做法是：將小車從A處由靜止釋放，用速度傳感器測出它運動到B處時的速度v，然后將小車內(nèi)的一個砝碼拿到小桶中，小車仍從A處由靜止釋放，測出它運動到B處時對應(yīng)的速度，重復(fù)上述操作．圖中A、B兩點相距x.(1)設(shè)加速度大小為a，則a與v及x間的關(guān)系式是______________．(2)如果實驗操作無誤，四位同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如選項所示的圖像，其中正確的是__________．(3)下列措施能夠減小本實驗的誤差的是______．A．實驗中必須保證m2?m1B．實驗前要平衡摩擦力C．細(xì)線在桌面上的部分應(yīng)與長木板平行D．圖中A、B之間的距離x盡量小些【答案】(1)v2＝2ax

(2)A

(3)BC要點各個擊破2要點1對實驗原理、步驟及器材調(diào)整的考查例1

(2019年湖北二模)在探究加速度與質(zhì)量、合外力的關(guān)系的實驗中，某同學(xué)對實驗方案提出如下思考：(1)如圖甲所示，在探究加速度與外力的關(guān)系時，為了平衡摩擦力，該同學(xué)不是把長木板右端墊起一個適當(dāng)?shù)慕嵌?，而是保持長木板水平，通過調(diào)整沙桶中沙子的質(zhì)量，輕推小車，直到打點計時器打出點跡均勻的點為止，記下此時沙和沙桶的總質(zhì)量為m0；在實驗中某次沙和沙桶的總質(zhì)量為m(m?M，M為小車及車中砝碼的總質(zhì)量，重力加速度為g)，則小車所受的合外力為__________；當(dāng)改變沙桶中沙子的質(zhì)量重做實驗時，__________(填“需要”或者“不需要”)重新平衡摩擦力；若是在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，當(dāng)改變小車的質(zhì)量時，__________(填“需要”或者“不需要”)重新平衡摩擦力．

思路(1)抓住開始時沙桶拉著小車做勻速直線運動得出小車所受的阻力，從而求出沙和沙桶的總質(zhì)量為m時小車所受的合力．根據(jù)小車所受的阻力是否改變判斷是否需要重新平衡摩擦力．(2)抓住動滑輪兩端繩子的拉力相等得出小車所受的拉力．【答案】(1)(m－m0)g不需要需要(2)C【解析】(1)開始時沙桶拉著小車做勻速直線運動，則小車所受的阻力f＝m0g，由于m?M，則沙桶和沙的總重力等于繩子的拉力，當(dāng)沙和沙桶總質(zhì)量為m時，小車所受的合外力F合＝(m－m0)g.改變沙桶中沙子的質(zhì)量，小車所受的阻力不變，不需要重新平衡摩擦力，若是在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，當(dāng)改變小車的質(zhì)量時，阻力發(fā)生了變化，則需要重新平衡摩擦力．(2)小車所受的拉力等于彈簧測力計的讀數(shù)，則小車所受的拉力等于T，故選C．練1在做“驗證牛頓運動定律”的實驗時，主要的步驟有：A．將一端附有定滑輪的長木板放在水平桌面上，取兩個質(zhì)量相等的小車，放在光滑的水平長木板上B．打開夾子，讓兩個小車同時從靜止開始運動，小車運動一段距離后，夾上夾子，讓它們同時停下來，用刻度尺分別測出兩個小車在這一段時間內(nèi)通過的位移大小C．分析所得到的兩個小車在相同時間內(nèi)通過的位移大小與小車所受的水平拉力的大小關(guān)系，從而得到質(zhì)量相等的物體運動的加速度與物體所受作用力大小的關(guān)系D．在小車的后端也分別系上細(xì)繩，用一只夾子夾住這兩根細(xì)繩E．在小車的前端分別系上細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤內(nèi)分別放著數(shù)目不等的砝碼，使砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．分別用天平測出兩個砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量上述實驗步驟，正確的排列順序是____________．【答案】AEDBC【解析】此類題目考查的是實驗步驟，對于實驗的一些常識，必須牢記于心，結(jié)合本實驗的實驗步驟，不難排列出正確的順序．要點2對數(shù)據(jù)處理和誤差分析的考查例2

(2019年南京名校一模)某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究“加速度與力的關(guān)系”．彈簧測力計固定在一合適的木塊上，桌面的右邊緣固定一個光滑的定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧測力計的掛鉤和礦泉水瓶連接(其中彈簧測力計與定滑輪之間的一段細(xì)繩與桌面平行)．在桌面上畫出兩條平行線P、Q，并測出間距d.開始時將木塊置于P處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木塊剛剛開始運動為止，記下彈簧測力計的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大??；再將木塊放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧測力計的示數(shù)F，然后釋放木塊，并用秒表記下木塊從P運動到Q的時間t.(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是______．A．可以改變滑動摩擦力的大小B．可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)C．可以更精確地測出摩擦力的大小D．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度

思路長木板做勻加速直線運動，根據(jù)位移時間關(guān)系公式列式求解加速度；知道減小誤差的常用方法是多次測量取平均值；知道當(dāng)水的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量時，水的重力近似等于繩子的拉力．(3)該方法不可以改變滑動摩擦力的大小，選項A錯誤；緩慢向瓶中加水，可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)，選項B正確；緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動，可以比較精確地測出摩擦力的大小，選項C正確；該方法并沒有獲得很大的加速度，而是可以獲取多組實驗數(shù)據(jù)以提高實驗精度，選項D錯誤．練2

某實驗小組利用如圖所示的裝置探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．(1)下列操作中必要的是________(填字母代號)．A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與長木板保持平行B．為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼與砝碼桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量C．調(diào)節(jié)木板的傾斜度以平衡摩擦力D．實驗時，先放開小車再接通打點計時器的電源(2)在紙帶上選取0,1,2,3四個計數(shù)點，測得的部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖甲所示．已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，則計數(shù)點2對應(yīng)的小車速度為______m/s，小車運動的加速度大小為______m/s2.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)【解析】(1)調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)?/p>