2014年新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)人教物理(必修2)1-3-3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律

1、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 命題報(bào)告教師用書獨(dú)具知識(shí)點(diǎn)題號(hào)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)操作步驟2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理3、6實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析4實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)5、71.在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，以下做法正確的是()A平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將小盤用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D求小車運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，可用天平測出小盤和砝碼的質(zhì)量(M和m)以及小車質(zhì)量M，直接用公式ag求出解析：平衡摩擦力時(shí)，不能給小車任何牽引力，A錯(cuò)；由mgsin mgcos ，小車質(zhì)量能約去，故B對；實(shí)驗(yàn)時(shí)，要先接通電源，再放開小車，C錯(cuò)；此實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證牛頓第二定律，而不是

2、應(yīng)用牛頓第二定律，D錯(cuò)答案：B2做“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，按實(shí)驗(yàn)要求安裝好器材后，應(yīng)按一定的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列給出供選擇的操作步驟：A保持小盤和其中砝碼的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測出加速度，重復(fù)幾次B保持小車質(zhì)量不變，改變小盤里砝碼的質(zhì)量，測出加速度，重復(fù)幾次C用天平測出小車和小盤的質(zhì)量D在長木板沒有定滑輪的一端墊上厚度合適的墊木，平衡摩擦力E根據(jù)測出的數(shù)據(jù)，分別畫出aF和a圖象F用秒表測出小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間G將裝有砝碼的小盤用細(xì)線通過定滑輪系到小車上，接通電源，釋放小車，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)以上步驟中，不必要的步驟是_，正確步驟的合理順序是_(填寫代表字母)解析：此實(shí)驗(yàn)中不需要用秒表測量

3、小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間答案：FCDGBAE3“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(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離該小車的加速度a_m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤中砝碼總重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/(ms2)0.691.181.6

4、62.182.70請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在下圖中作出aF的關(guān)系圖象(3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的aF圖線不通過原點(diǎn)請說明主要原因解析：(1)a m/s20.16 m/s2或a m/s20.15 m/s2.(2)aF圖線如圖所示(3)小車、砝碼盤和砝碼組成的系統(tǒng)所受合力為砝碼盤和砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏計(jì)了砝碼盤的重力，導(dǎo)致合力F的測量值小于真實(shí)值，aF的圖線不過原點(diǎn)答案：(1)0.16(0.15也算對)(2)見解析(3)未計(jì)入砝碼盤的重力4如圖所示為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī))研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置(1)在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持_不變，用鉤碼所受的重力作為_，用

5、DIS測小車的加速度(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出aF關(guān)系圖線(如圖所示)分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_.此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是()A小車與軌道之間存在摩擦B導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D所用小車的質(zhì)量太大解析：(1)在研究加速度與力的關(guān)系時(shí)必須保持小車質(zhì)量不變，才能找出二者的關(guān)系(2)OA段在實(shí)驗(yàn)的允許范圍內(nèi)，圖線是一條直線，因此可得出a與F成正比的關(guān)系由實(shí)驗(yàn)的原理a可知AB段明顯偏離直線是由于沒有滿足M車m鉤造成的答案：(1)小車的總質(zhì)量(或：小車的質(zhì)量)小車所受外力(或：外力、合外力)(2)在質(zhì)量

6、不變的條件下，加速度與合力成正比C5某同學(xué)為驗(yàn)證牛頓第二定律中“力與加速度”的關(guān)系，采用光電門系統(tǒng)來代替位移和時(shí)間測量工具，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示光滑導(dǎo)軌水平放置，細(xì)線繞過可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形光柵連接小車與重物(重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量)，擋板可以在小車到達(dá)的時(shí)候使小車停下并粘住光電門在每次有紅外線通過光柵時(shí)會(huì)記下1次信號(hào)，如圖所示，圓形光柵每轉(zhuǎn)過1圈將會(huì)記下10次信號(hào)不計(jì)一切摩擦，每次都將小車由靜止釋放，在小車停止后，記下重物質(zhì)量m、信號(hào)次數(shù)n、小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間t.(1)小車經(jīng)過的位移s與光電門記下的信號(hào)次數(shù)n的關(guān)系應(yīng)是_AsnBsCsn2 Ds(2)若實(shí)驗(yàn)后得到了下表所示的數(shù)據(jù)，試分析，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t3應(yīng)約為_.

7、重物質(zhì)量m信號(hào)次數(shù)n運(yùn)動(dòng)時(shí)間t/sm0402.002m0601.733m070t3解析：(1)小車經(jīng)過的位移大小等于相同時(shí)間里圓形光柵轉(zhuǎn)動(dòng)通過的弧長，設(shè)相鄰兩光柵間的距離為L，由關(guān)系可得：snL，A正確(2)重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可近似認(rèn)為細(xì)線拉力F等于重物重量，設(shè)小車質(zhì)量為M，可得：Fmg，sat2，F(xiàn)Ma，snL聯(lián)立可得：t2，由表格數(shù)據(jù)可得t3應(yīng)約為1.53 s(或 s)答案：(1)A(2)1.53 s(或 s)6為了探究受到空氣阻力時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，某同學(xué)采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)實(shí)驗(yàn)時(shí)，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一

8、薄板，以增大空氣對小車運(yùn)動(dòng)的阻力(1)往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車_(選填“之前”或“之后”)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)(2)從紙帶上選取若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量，得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間t與速度v的數(shù)據(jù)如下表：時(shí)間t/s00.501.001.502.002.50速度v/(ms1)0.120.190.230.260.280.29請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖中作出小車的vt圖象(3)通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，該同學(xué)認(rèn)為：隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，小車所受的空氣阻力將變大你是否同意他的觀點(diǎn)？請根據(jù)v t圖象簡要闡述理由解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用是先接通電源，再松開紙帶，所以應(yīng)在釋放小車之前接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

9、(2)根據(jù)t軸上的比例標(biāo)度取每一大格為0.5 s；根據(jù)速度v的數(shù)據(jù)，v軸上的比例標(biāo)度取每一大格為0.05 m/s；然后描點(diǎn)、光滑連線，得到一條斜率越來越小的曲線(3)因?yàn)樾甭时硎拘≤嚰铀俣鹊拇笮。甭试絹碓叫?，說明小車的加速度越來越小，根據(jù)牛頓第二定律得出小車所受的阻力越來越大，因此同意該同學(xué)的觀點(diǎn)答案：(1)之前(2)見下圖(3)同意在vt圖象中，速度越大時(shí)，加速度越小，小車受到的合力越小，小車所受空氣阻力變大7為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間t1 、t2都可以被測量

10、并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答：_.(2)若取M0.4 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是_Am15 gBm215 gCm340 g Dm4400 g(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測得每一個(gè)牽引力對應(yīng)的加速度，求得的加速度的表達(dá)式為_(用t1、t2、D、x表示)解析：(1)如果氣墊導(dǎo)軌水平，則不掛砝碼時(shí)，M應(yīng)能在任意位置靜止不動(dòng)，或推動(dòng)M后能使M勻速運(yùn)動(dòng)(2)應(yīng)滿足Mm，故m440

11、0 g不合適(3)由v1，v2，vv2ax可得：a.答案：(1)取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動(dòng)；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門的光束被擋的時(shí)間t都相等(2)D(3)a應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析動(dòng)力學(xué)問題的常用方法1合成法合成法是根據(jù)物體受到的力，用平行四邊形定則求出合力，再根據(jù)要求進(jìn)行計(jì)算的方法這種方法一般適用于物體只受兩個(gè)力作用的情況例1如圖所示，在小車中懸掛一小球，若偏角未知，而已知擺球的質(zhì)量為m，小球隨小車水平向左運(yùn)動(dòng)的加速度為a2g(取g10 m/s2)，則繩的張力為()A10mB.mC20m D(508)m解析小球受重力mg和繩的拉力FT兩個(gè)力的作用，受力情況

12、如圖所示根據(jù)平行四邊形定則，重力mg和繩的拉力FT的合力F的方向水平向左，由牛頓第二定律有Fma2mg20m，由勾股定理得FT ，所以FT10m.答案A2正交分解法方法1：以加速度為其中一個(gè)坐標(biāo)軸，分解力(1)在牛頓第二定律中應(yīng)用正交分解法時(shí)，通常以加速度a的方向?yàn)閤軸正方向，與此垂直方向?yàn)閥軸，建立直角坐標(biāo)系，將物體所受的力按x軸及y軸方向分解，分別求得x軸和y軸方向上的合力Fx和Fy.(2)根據(jù)力的獨(dú)立性原理，各個(gè)方向上的力產(chǎn)生各自的加速度，得方程組Fxma，F(xiàn)y0.方法2：使較多的力在坐標(biāo)軸上，分解加速度(1)在建立直角坐標(biāo)系時(shí)，根據(jù)物體受力情況，使盡可能多的力位于兩坐標(biāo)軸上，分解加速度

13、a得ax和ay.(2)根據(jù)牛頓第二定律得方程組Fxmax，F(xiàn)ymay進(jìn)一步進(jìn)行求解解題時(shí)采用哪種方法，要視具體情況靈活使用例2空中纜車是旅游景點(diǎn)給游人準(zhǔn)備的上山和進(jìn)行空中參觀的交通工具，如圖是一質(zhì)量為m的游客乘坐空中纜車沿著坡度為30的山坡上行的示意圖開始時(shí)空中纜車平穩(wěn)上行，由于故障，纜車以加速度ag/2加速上行，則下列說法中正確的是()A加速狀態(tài)下游客對纜車底面的壓力是平穩(wěn)狀態(tài)的倍B加速狀態(tài)下游客對纜車底面的壓力是平穩(wěn)狀態(tài)的倍C加速狀態(tài)下游客受到的摩擦力與平穩(wěn)狀態(tài)下的相等D加速狀態(tài)下游客受到的摩擦力比平穩(wěn)狀態(tài)下的大解析纜車處于平衡狀態(tài)時(shí)受力如圖甲，游客對底面壓力F1mg、摩擦力Ff10；加速

14、狀態(tài)下游客受力如圖乙所示由牛頓第二定律有：解法一F2sin 30mgsin 30Ff2 cos 30maF2cos 30mgcos 30Ff2sin 30解法二Ff2macos 30F2mgmasin 30解得Ff2mg、F2mg.答案AD3整體法與隔離法在物理題型中，常涉及相連接的幾個(gè)物體，研究對象不唯一解答這類問題時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮整體法，因?yàn)檎w法涉及研究對象少，未知量少，所列方程少，求解簡便但對于大多數(shù)平衡問題單純用整體法不能解決，通常采用“先整體，后隔離”的分析方法例3如圖所示，水平地面上有兩塊完全相同的木塊A、B，水平推力F作用在木塊A上，用FAB表示木塊A、B間的相互作用力，下列說法

15、可能正確的是()A若地面是完全光滑的，則FABFB若地面是完全光滑的，則FABF/2C若地面是有摩擦的，且木塊A、B未被推動(dòng)，可能FABF/3D若地面是有摩擦的，且木塊A、B被推動(dòng)，則FABF/2解析若地面光滑，先用整體法得F2ma，再用隔離法分析木塊B有FABma，則FABF/2.若地面是有摩擦的，且木塊A、B被推動(dòng)，由整體法得F2mg2ma，用隔離法對木塊B有FABmgma，則FABF/2.若木塊A、B未被推動(dòng)，則FABF/2.答案BCD4假設(shè)法假設(shè)法是解決物理問題的一種重要方法一般依題意從某一假設(shè)入手，然后運(yùn)用物理規(guī)律得出結(jié)果，再進(jìn)行適當(dāng)討論，從而找出正確答案這樣解題科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，合乎邏輯，而且可以拓寬思路例如在求解力的問題中，假定某個(gè)力存在，并假定沿某一方向，用運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析運(yùn)算，若算得的結(jié)果是正值，說明此力確實(shí)存在并與假定方向相同；若算得的結(jié)果是負(fù)值，說明此力存在，但與假定方向相反；若算得的結(jié)果是零，說明此力不存在例4如圖所示，車廂中有一傾角為30的斜面，當(dāng)火車以10 m/s2的加速度沿水平方向向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，斜面上的物體m與車廂相對靜止，分析物體m所受摩擦力的方向解析解法