2010高考物理一輪復(fù)習 11. 實驗（4） 驗證牛頓運動定律精品資料

1、11. 實驗（4） 驗證牛頓運動定律1、高考解讀真題品析知識：研究牛頓第二定律 例1. （09年上海物理）17（6分）如圖為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機）研究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置。（1）在該實驗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。在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖所示）。分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是_。（單選題）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：（

2、1）因為要探索“加速度和力的關(guān)系”所以應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變，鉤碼所受的重力作為小車所受外力；（2）由于OA段a-F關(guān)系為一傾斜的直線，所以在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比；由實驗原理：得，而實際上，可見AB段明顯偏離直線是由于沒有滿足M>>m造成的。答案：（1）小車的總質(zhì)量，小車所受外力（2）在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比C點評：知曉研究思路、會分析實驗誤差產(chǎn)生的原因。熱點關(guān)注知識： 勻變速直線運動、探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系例2. 09年江蘇物理）11.（10分）“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示。（1）在平衡小車與桌面之間摩擦

3、力的過程中，打出了一條紙袋如圖乙所示。計時器打點的時間間隔為0.02s.從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離。該小車的加速度a=_m/s2.（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）www.ks5u （2）平衡摩擦力后，將5個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的實驗數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤中砝碼總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a（m·s-2）0.691.181.662.182.70請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖像. （3）根據(jù)提供的試驗數(shù)據(jù)作出

4、的-F圖線不通過原點，請說明主要原因。解析：（1）， t=0.1s，（3.68-3.52）m，帶入可得加速度=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度=0.15m/s2.（2）如圖所示。（3）與縱坐標相交而不過原點，該交點說明當不掛砝碼時，小車仍由加速度，即繩對小車仍有拉力，從此拉力的來源考慮很容易得到答案，是因為砝碼盤的重力，而在（2）問的圖表中只給出了砝碼的總重力，而沒有考慮砝碼盤的重力。答案：(1) 0.16 (0.15也算對) ；（2）（見圖）；（3）未計入砝碼盤的重力。點評：處理勻變速直線運動中所打出的紙帶，求解加速度用公式，關(guān)鍵弄清公式中各個量的物理意義，

5、為連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差，t為連需相等的時間間隔（2）根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，合理的設(shè)計橫縱坐標的刻度值，使圖線傾斜程度太小也不能太大，以與水平方向夾角45°左右為宜。由此確定F的范圍從0設(shè)置到1N較合適，而a則從0到3m/s2較合適。設(shè)好刻度，根據(jù)數(shù)據(jù)確定個點的位置，將個點用一條直線連起來，延長交與坐標軸某一點。（3）處理圖象問題要注意圖線的斜率、交點、拐點、面積等意義，能正確理解這些量的意義則很多問題將會迎刃而解。2、知識網(wǎng)絡(luò)一、實驗?zāi)康尿炞C牛頓第二定律二、實驗原理1如圖所示裝置，保持小車質(zhì)量M不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量m，從而改變細線對小車的牽引力F(當m<<M時，F(xiàn)=mg近

6、似v成立)，測出小車的對應(yīng)加速度a,由多組a、F數(shù)據(jù)作出加速度和力的關(guān)系a-F圖線，驗證加速度是否與外力成正比。2保持小桶和砂的質(zhì)量不變， 在小車上加減砝碼, 改變小車的質(zhì)量M，測出小車的對應(yīng)加速度a, 由多組a、M數(shù)據(jù)作出加速度和質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系a-M-1圖線, 驗證加速度是否與質(zhì)量成反比。 三、實驗器材 小車，砝碼，小桶，砂, 細線，附有定滑輪的長木板,墊塊，打點計時器，低壓交流電源, 導(dǎo)線兩根, 紙帶,托盤天平及砝碼，米尺。 四、實驗步驟1用調(diào)整好的天平測出小車和小桶的質(zhì)量M和m ，把數(shù)據(jù)記錄下來。2按如圖裝置把實驗器材安裝好，只是不把掛小桶用的細線系在小車上，即不給小車加牽引力。3平衡摩

7、擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊塊，反復(fù)移動墊塊的位置，直至小車在斜面上運動時可以保持勻速直線運動狀態(tài)（可以從紙帶上打的點是否均勻來判斷）。4在小車上加放砝碼，小桶里放入適量的砂，把砝碼和砂的質(zhì)量M'和m'記錄下來。把細線系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶,接通電源,放開小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點,取下紙帶,在紙帶上寫上編號.5.保持小車的質(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量（要用天平稱量），按步驟4再做5次實驗。6.算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值。7.用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示作用力F，即砂和桶的總重力(m+m')g，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標平面上描出相應(yīng)的點，作圖線。

8、若圖線為一條過原點的直線，就證明了研究對象質(zhì)量不變時其加速度與它所受作用力成正比。8.保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，重復(fù)上面的實驗，并做好記錄，求出相應(yīng)的加速度,用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) ,在坐標平面上根據(jù)實驗v結(jié)果描出相應(yīng)的點并作圖線，若圖線為一條過原點的直線,就證明了研究對象所受作用力不變時其加速度與它的質(zhì)量成反比。 五、注意事項1砂和小桶的總質(zhì)量v不要超過小車和砝碼的總質(zhì)量的1/10。2在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)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，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分

9、力平衡。3作圖時應(yīng)該使所作的直線通過盡可能多的點,不在直線上的點也要盡可能對稱地分布在直線的兩側(cè)，但如遇個別特別偏離的點可舍去。3、復(fù)習方案基礎(chǔ)過關(guān)重難點：探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系 （改編）例3.在探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系實驗中，實驗裝置如圖乙所示：一木塊放在水平光滑長木板上，左側(cè)拴有一不可伸長的細軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連，重物的質(zhì)量為m .木塊右側(cè)與穿過打點計時器的紙帶相連，在重物牽引下，木塊在木板上向左做勻加速運動.圖甲給出了打點計時器在紙帶上打出的一些連續(xù)的點，它們之間的距離分別為S1、S2 、S3、S4、S5、S6，打點計時器所用交流電周期為T

10、0. 根據(jù)給以上數(shù)據(jù)求：（1）木塊的加速度a= .（2）細線對木塊的拉力T= .（3）為了減少誤差,你認為應(yīng)采取什么措施?答案：，v 木塊的質(zhì)量應(yīng)遠大于重物的質(zhì)量 ；實驗前將木板右端稍墊高，直至木塊在細線未掛上重物時能沿木板勻速下滑 。 典型例題 例4在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時,采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計數(shù)器打上的點計算出： (1)當M與m的大小關(guān)系滿足時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。 （2）一組同學在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定,探究做加速度與質(zhì)量的關(guān)系,以下做法錯誤的是:( ) A平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上 B每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力 C實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源 D小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式 amg/M求出。（3）在保持