2020届高考物理总复习教科版课件:第3章 牛顿运动定律 实验四 验证牛顿运动定律 .pdf
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1、实验四 验证牛顿运动定律实验四 验证牛顿运动定律 实验基础实验基础 核心探究核心探究 实验基础实验基础 解读实验解读实验萃取精华萃取精华 注意事项注意事项 1.1.平衡摩擦力平衡摩擦力: :在平衡摩擦力时在平衡摩擦力时, ,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上不要把悬挂小盘的细绳系在小车上, ,即不要给即不要给 小车加任何牵引力小车加任何牵引力, ,且要让小车拖着纸带匀速运动且要让小车拖着纸带匀速运动. . 2.2.实验条件实验条件: :小车的质量小车的质量M M远大于小盘和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量m.m. 3.3.操作要领操作要领: :改变拉力和小车质量后改变拉力和小车质量后, ,每次
2、开始时小车应尽量靠近打点计时器每次开始时小车应尽量靠近打点计时器, , 并应先接通电源并应先接通电源, ,再放开小车再放开小车, ,且应在小车到达定滑轮前按住小车且应在小车到达定滑轮前按住小车. . 2.2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳 不严格与木板平行都会引起误差不严格与木板平行都会引起误差. . 核心探究核心探究 通法悟道通法悟道拓宽思路拓宽思路 探究点一 基础性实验探究点一 基础性实验 【典例典例1 1】 在在“验证牛顿运动定律验证牛顿运动定律”实验中实验中, ,采用如图所示的装置图进
3、行实验采用如图所示的装置图进行实验. . 解析解析: :(1)(1)平衡摩擦力时使小车所受重力沿木板方向分力与小车所受摩擦力平平衡摩擦力时使小车所受重力沿木板方向分力与小车所受摩擦力平 衡衡, ,故故A,DA,D项正确项正确,B,B项错误项错误; ;为确定小车是否为匀速运动为确定小车是否为匀速运动, ,需要通过纸带上点迹需要通过纸带上点迹 是否均匀来判断是否均匀来判断, ,故故C C项错误项错误. . 答案答案: :(1)AD (1)AD (1)(1)对小车进行对小车进行“平衡摩擦力平衡摩擦力”操作时操作时, ,下列必须进行的是下列必须进行的是 ( (填字母序填字母序 号号). ). A.A.
4、取下沙和沙桶取下沙和沙桶 B.B.在空沙桶的牵引下在空沙桶的牵引下, ,轻推一下小车轻推一下小车, ,小车能做匀速直线运动小车能做匀速直线运动 C.C.小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时, ,打点计时器的电源应断开打点计时器的电源应断开 D.D.把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度 (2)(2)实验中实验中, ,已经测出小车的质量为已经测出小车的质量为M,M,沙和沙桶的总质量为沙和沙桶的总质量为m,m,若要将沙和沙桶的若要将沙和沙桶的 总 重 力 大 小 作 为 小 车 所 受 拉 力总 重 力 大 小 作 为
5、小 车 所 受 拉 力 F F 的 大 小的 大 小 , , 这 样 做 的 前 提 条 件 是这 样 做 的 前 提 条 件 是 . . 答案答案: :(2)m(2)mM M (3)(3)在实验操作中在实验操作中, ,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( (填序号填序号). ). A.A.求小车运动的加速度时求小车运动的加速度时, ,可用天平测出沙和沙桶的质量可用天平测出沙和沙桶的质量MM和和m,m,以及小车质以及小车质 量量M,M,直接用公式直接用公式a=ga=g求出求出 B.B.实验时实验时, ,应先接通打点计时器的电源应先接通打点计时器的电源, ,再放开小车再放开小车 C.C.每改变一
6、次小车的质量每改变一次小车的质量, ,都需要改变垫入的小木块的厚度都需要改变垫入的小木块的厚度 D.D.先保持小车质量不变先保持小车质量不变, ,研究加速度与力的关系研究加速度与力的关系; ;再保持小车受力不变再保持小车受力不变, ,研究加研究加 速度与质量的关系速度与质量的关系, ,最后归纳出加速度与力、质量的关系最后归纳出加速度与力、质量的关系 解析解析: :(3)(3)本实验是本实验是“探究加速度和力、质量的关系探究加速度和力、质量的关系”, ,所以不能把牛顿第二所以不能把牛顿第二 定律当成已知的公式来使用定律当成已知的公式来使用, ,故故A A错误错误; ;使用打点计时器时使用打点计时
7、器时, ,应该先接通电源应该先接通电源, , 后释放纸带后释放纸带, ,故故B B正确正确; ;平衡摩擦力后有平衡摩擦力后有=tan ,=tan ,小车质量改变时小车质量改变时, ,总满足总满足 mgsin =mgcos ,mgsin =mgcos ,与小车质量无关与小车质量无关, ,所以不用再次平衡摩擦力所以不用再次平衡摩擦力, ,故故C C错误错误; ; 本实验采用控制变量法本实验采用控制变量法, ,故故D D正确正确. . 答案答案: :(3)BD (3)BD 答案答案: :(4)1.18 (4)1.18 (4)(4)如图如图( (甲甲) )为某次实验打出的一条纸带为某次实验打出的一条纸
8、带, ,纸带上每四个计时点记为一个计数点纸带上每四个计时点记为一个计数点, , 按时间顺序按时间顺序, ,取取0,1,2,3,4,5,60,1,2,3,4,5,6七个计数点七个计数点, ,用刻度尺量出用刻度尺量出1,2,3,4,5,61,2,3,4,5,6点到点到0 0点点 的距离的距离( (单位单位:cm),:cm),分别标注在相应的计数点的下方分别标注在相应的计数点的下方, ,则小车的加速度则小车的加速度a=a= m/sm/s2 2 ( (结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字). ). 解析解析: :(5)(5)纵截距不为零纵截距不为零, ,即使小车质量即使小车质量M M非常大时非常大
9、时, ,小车仍有加速度小车仍有加速度, ,说明小车说明小车 不受拉力作用时也具有加速度不受拉力作用时也具有加速度, ,因此可以断定平衡摩擦力时长木板倾角过大因此可以断定平衡摩擦力时长木板倾角过大. . 答案答案: :(5)(5)长木板倾角过大长木板倾角过大 (5)(5)在满足实验条件下在满足实验条件下, ,某同学得到了如图某同学得到了如图( (乙乙) )的图线的图线(M(M为小车和砝码的总质量为小车和砝码的总质量),), 图线在纵轴上截距不为零的原因是图线在纵轴上截距不为零的原因是 . . 方法技巧方法技巧 实验中的注意点实验中的注意点 (1)(1)改变木块质量时改变木块质量时, ,不需要重新
10、平衡摩擦力不需要重新平衡摩擦力. . (2)(2)平衡木块摩擦力后平衡木块摩擦力后, ,细绳的拉力即为木块的合外力细绳的拉力即为木块的合外力. . 题组冲关题组冲关 1.(1.(20182018安徽合肥质检安徽合肥质检) )某实验小组在做某实验小组在做“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”实实 验中验中, , (1)(1)在闭合开关之前在闭合开关之前, ,甲同学将实验器材组装成图甲同学将实验器材组装成图( (甲甲) )所示所示. .请指出该装置中的请指出该装置中的 错误或不妥之处错误或不妥之处( (只要答出其中的两点即可只要答出其中的两点即可):): . . 解析解析: :(
11、1)(1)打点计时器应该用交流电源打点计时器应该用交流电源( (图中干电池为直流电源图中干电池为直流电源););本实验本实验 应该将木板的右端垫高应该将木板的右端垫高, ,平衡摩擦力平衡摩擦力; ;小车离定滑轮太近小车离定滑轮太近( (离打点计时器较离打点计时器较 远远),),小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远, ,这样便于小车运动这样便于小车运动 较长的时间较长的时间, ,从而能获取较多数据从而能获取较多数据, ,准确测量小车的加速度准确测量小车的加速度, ,减小误差减小误差. . 答案答案: :(1)(1)用的是直流电源用的是直流电源;
12、 ;木板的右端没有垫高木板的右端没有垫高; ;小车离打点计时器太远小车离打点计时器太远( (只只 要答出其中的两点即可要答出其中的两点即可) ) (2)(2)乙同学将上述装置调整正确后进行实验乙同学将上述装置调整正确后进行实验, ,在实验中得到如图在实验中得到如图( (乙乙) )所示的一条所示的一条 纸带纸带, ,图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出, ,由图中的数据可算得小车加由图中的数据可算得小车加 速度为速度为 m/sm/s2 2.(.(保留两位有效数字保留两位有效数字) ) 答案答案: :(2)0.49 (2)0.49 (3)(3)丙同学在利用上
13、述调整好的装置进行实验中丙同学在利用上述调整好的装置进行实验中, ,保持沙和沙桶的总质量不保持沙和沙桶的总质量不 变变, ,小车自身的质量为小车自身的质量为M M且保持不变且保持不变, ,改变小车中砝码的质量改变小车中砝码的质量m,m,并测出小车中并测出小车中 放不同质量砝码时所对应的加速度放不同质量砝码时所对应的加速度a,a,以以m m为横坐标为横坐标, , 为纵坐标为纵坐标, ,在坐标纸上在坐标纸上 作出如图作出如图( (丙丙) )所示的所示的 -m-m关系图线关系图线, ,图中纵轴上的截距为图中纵轴上的截距为b,b,则小车受到的则小车受到的 拉力大小为拉力大小为 . . 1 a 1 a
14、2.2.某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力及质量间关系的实验某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力及质量间关系的实验, ,图图( (甲甲) ) 为实验装置图为实验装置图,A,A为小车为小车,B,B为打点计时器为打点计时器,C,C为装有沙的沙桶为装有沙的沙桶,D,D为一端带有定滑轮为一端带有定滑轮 的长方形木板的长方形木板. .实验中认为细绳对小车的拉力实验中认为细绳对小车的拉力F F等于沙和沙桶的总重力等于沙和沙桶的总重力, ,小车运小车运 动的加速度动的加速度a a可由打点计时器在纸带上打出的点求得可由打点计时器在纸带上打出的点求得. . (1)(1)图图( (乙乙) )为某次实验得
15、到的纸带为某次实验得到的纸带, ,纸带上两相邻计数点的时间间隔为纸带上两相邻计数点的时间间隔为0.10 s,0.10 s, 由图中数据求出小车加速度值为由图中数据求出小车加速度值为 m/sm/s2 2( (计算结果保留两位有效计算结果保留两位有效 数字数字). ). 答案答案: :(1)0.64 (1)0.64 (2)(2)保持沙和沙桶的质量不变保持沙和沙桶的质量不变, ,改变小车质量改变小车质量m,m,分别得到小车加速度分别得到小车加速度a a与质量与质量m m 及对应的及对应的 数据如表中所示数据如表中所示, ,根据表中数据根据表中数据, ,为直观反映为直观反映F F不变时不变时,a,a与
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