高三物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓第二定律課件

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1、 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 精典考題例析例1(2016樂山市第一次診斷性測試)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(1)(多選)下列做法正確的是_(填字母代號)A調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行B在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通 過定滑輪拴在木塊上C實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度 精典考題例析 精典考題例析 精典考題例析例2某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托

2、盤和砝碼等器材來測定滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù).滑塊和托盤上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m，托盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m.實(shí)驗(yàn)中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運(yùn)動，重力加速度g取10 m /s2. (1)為測量滑塊的加速度a，須測出它在A、B間運(yùn)動的_與_，計(jì)算a的運(yùn)動學(xué)公式是_； 精典考題例析(2)根據(jù)牛頓運(yùn)動定律得到a與m的關(guān)系為amg他想通過多次改變m，測出相應(yīng)的a值，并利用上式來計(jì)算.若要求a是m的一次函數(shù)，必須使上式中的_保持不變，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將從托盤中取出的砝碼置于_；(3)實(shí)驗(yàn)得到a與m的關(guān)系如圖所示，由此可知_(取兩位有效數(shù)字) 精典考題例析 解

3、析：(1)滑塊從A到B做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)公式可得x1/2at2，a2x/t2，需要利用米尺測量滑塊從A到B的位移x，利用秒表測時(shí)間t.(2)利用整體法，以滑塊、砝碼和托盤為系統(tǒng)，受力分析，由牛頓第二定律可得mg(Mm)g(Mmm)a，a(1+)g/M+(m+m) mg，欲讓a是m的一次函數(shù)，則(1+)g/M+(m+m)不變，即在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，保證mm不變，即從托盤中取出的砝碼放到滑塊上(3)在圖中的直線上取兩個(gè)點(diǎn)，可得兩個(gè)方程0.23k0.064g，0.39k0.068g，解得0.23.答 案 ： (1)位移時(shí)間a(2)mm 滑塊上(3)0.23(0.210.25) 速效提升訓(xùn)

4、練1(2016泰安市期中教學(xué)測驗(yàn))如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律，小車上固定一個(gè)盒子，盒子內(nèi)盛有沙子，沙桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m，小車的總質(zhì)量(包括小車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為M. 速效提升訓(xùn)練(1)驗(yàn)證在質(zhì)量不變的情況F，加速度與合外力成正比：從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶上計(jì)算得出多次改變合外力F的大小，每次都會得到一個(gè)相應(yīng)的加速度本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出aF圖象，圖象是一條過原點(diǎn)的直線aF圖線斜率的物理意義是_你認(rèn)

5、為把沙桶的總重力mg當(dāng)做合外力F是否合理？答：_(填“合理”或“不合理”)本次實(shí)驗(yàn)中，是否應(yīng)該滿足Mm這樣的條件？答：_(填“是”或“否”)；理由是_.(2)驗(yàn)證在合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比：保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m 不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合外力不變用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，以加速度a為縱軸，應(yīng)該以_的倒數(shù)為橫軸 速效提升訓(xùn)練解 析 ： (1)將車內(nèi)的沙子轉(zhuǎn)移到桶中，就保證了Mm不變，即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，研究對象是整個(gè)系統(tǒng)，aF合/(M+m)mg/(M+m)，可見a-F圖線斜率的物理意義是1/(M+m），系統(tǒng)所受的

6、合外力就等于所懸掛沙桶的總重力mg，不必滿足M m這樣的條件(2)向盒子內(nèi)添加或去掉部分沙子，是改變系統(tǒng)的總質(zhì)量Mm，而系統(tǒng)的合外力仍等于所懸掛沙桶的總重力mg，保證了合外力不變答 案 ： (1)合理否因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的研究對象是整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)受到的合外力就等于mg(2)Mm 速效提升訓(xùn)練2(2016昆明市元月教學(xué)抽樣檢查)圖(a)為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖實(shí)驗(yàn)步驟如下： (a)用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m；用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d；用米尺測量兩光電門之間的距離s；調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平； 讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)分別測出遮光片經(jīng)過光

7、電門A和光電門B所用的時(shí)間tA和tB，求出加速度a；多次重復(fù)步驟，求a的平均值 ；根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù). 速效提升訓(xùn)練回答下列問題：(1) 測量d時(shí)，某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1 m m )的示數(shù)如圖(b)所示，其讀數(shù)為_cm . (b)(2)物塊的加速度a可用d、s、t A和tB表示為a_.(3)動摩擦因數(shù)可用M、m、a和重力加速度g表示為_(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于_(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差” ) 解 析 ： (1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為9 m m120.05 m m9.60 m m0.960 cm .(3)設(shè)細(xì)線的張力為T，對M有TMgM對m有mgTm聯(lián)

8、立兩式得(4)細(xì)線沒有調(diào)整到水平，造成張力T不水平，若此時(shí)以T水平來分析計(jì)算，會造成測量值總是偏大或偏小，這種由于實(shí)驗(yàn)操作造成的誤差，屬于系統(tǒng)誤差 答 案 ： (1)0.960(2) (3) (4)系統(tǒng)誤差 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練4某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系，彈簧秤固定在一個(gè)合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的向筆定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接，在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d，開始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運(yùn)動為止，記下彈簧的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小 .再將木

9、板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示靈敏F 1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動到PQ處的時(shí)間t. 速效提升訓(xùn)練(1)木板的加速度可以用d、t表示為a_；為了減小測量加速度的偶然誤差，可以采用的方法是(一種即可） . (2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是_(3)(多選)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)c. 可以比較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(shí)驗(yàn)精度 速效提升訓(xùn)練解 析 ： (1)木板做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動

10、，其位移d1/2at2，加速度a2d/t2，為了減小偶然誤差，可多次測量時(shí)間t，取t的平均值(2)F1F0時(shí)，木板開始運(yùn)動，但F1并非繩子的拉力而是瓶和水的總重力，只有當(dāng)瓶和水的質(zhì)量遠(yuǎn)小于木板和彈簧秤的質(zhì)量時(shí)，F(xiàn)1才可以近似等于繩子拉力，此時(shí)a-F1圖線為一段傾斜的直線，瓶和水的質(zhì)量不遠(yuǎn)小于木板和彈簧秤的總質(zhì)量時(shí)，繩子的拉力將小于F 1，其a-F1圖線的斜率將逐漸減小，因而只有c項(xiàng)正確(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼相比，水的質(zhì)量可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因而F1的大小也可以連續(xù)調(diào)節(jié)，從而能比較精確地測出摩擦力的大小和更方便地獲取更多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故正確答案為b、c.答 案 ： (1)多次測量時(shí)間t

11、，取t的平均值(2)c(3)bc 速效提升訓(xùn)練5.(2014全國新課標(biāo)卷)某同學(xué)利用圖(a)所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖，如圖(b)所示.實(shí)驗(yàn)中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200g，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到，回答下列問題： (1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成(選填“線性”或“非線性”)關(guān)系.(2)由圖(b)可知，a-m圖線不經(jīng)過原點(diǎn)，可能的原因是.(3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是. 速效提升訓(xùn)練解析：本題考查了驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn).(1)根據(jù)圖中描出的各點(diǎn)作出的圖象不是一條直線，故小車的加速度和鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系.(2)圖象不過原點(diǎn)，小車受到拉力但沒有加速度，原因是有摩擦力的影響.(3)平衡摩擦力之后，在滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，可以得出在小車質(zhì)量不變的情況下拉力與加速度成正比的結(jié)論. 答案：(1)非線性(2)存在摩擦力(3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量