[K12学*]2018版高考物理一轮复* 第三章 牛顿运动定律 实验四 验证牛顿运动定律

发布于:2021-09-22 19:09:09

K12 学*教育资源 实 验 四 验证牛顿运动定律 一、实验目的 1.学会用控制变量法研究物理规律。 2.探究加速度与力、质量的关系。 3.掌握利用图像处理数据的方法。 二、实验器材 小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、 导线、纸带、天*、米尺。 突破点(一) 实验原理与操作 [典例 1] (2013·天津高考)某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的 关系。 (1)下列做法正确的是________(填字母代号)。 A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持*行 B.在调节木板倾斜度*衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮 拴在木块上 C.实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源 D.通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度 (2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上*似等于木块运动时受到的拉力,应满足 的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量。(选填“远大 于”“远小于”或“*似等于”) (3)甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水*桌面上, 木块上均不放砝码,在没有*衡摩擦力的情况下,研究加速度 a 与拉力 F 的 K12 学*教育资源 K12 学*教育资源 关系,分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为 m 甲、m 乙,甲、乙用的 木块与木板间的动摩擦因数分别为 μ 甲、μ 乙,由图可知,m 甲________m 乙,μ 甲________μ 乙。(选填“大于”“小于”或“等于”) [答案] (1)AD (2)远小于 (3)小于 大于 [由题引知·要点谨记] 1.实验操作步骤[对应第 题] *衡木块的滑动摩擦力时,砝码桶不能拴在木块上。 改变木块质量时,不需要重新*衡摩擦力。 实验过程中,应先接通电源,再放开木块。 2.实验原理的理解[对应第(2)题] (1)*衡木块摩擦力后,细绳的拉力即为木块的合外力。 (2)只有满足砝码桶及桶内砝码的总质量远小于木块和木块上砝码的总质量时,细绳的 拉力才*似等于砝码桶及桶内砝码的总重力。 3.利用图像分析实验结果[对应第(3)题] (1)因没有*衡摩擦力,a?F 图线为不过原点的倾斜直线。 (2)利用 a?F 图线的斜率、截距的意义比较 m、μ 的大小。 [集训冲关] 1.利用如图所示装置可以做力学中的许多实验。 (1)以下说法正确的是( ) A.用此装置“研究匀变速直线运动”时,必须设法消除小车和长木板间的摩擦阻力的 影响 B.用此装置“研究匀变速直线运动”时,应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的 质量 K12 学*教育资源 K12 学*教育资源 C.用此装置“探究加速度 a 与力 F 的关系”时,必须设法消除小车和长木板间的摩擦 阻力的影响 D.用此装置“探究加速度 a 与力 F 的关系”时,应使小盘和盘内砝码的总质量远小于 小车的质量 (2)本装置中要用到打点计时器,如图所示为实验室常用的两种计时器,其中图甲用的 电源要求是( ) A.交流 220 V B.直流 220 V C.交流 4~6 V D.直流 4~6 V (3)在利用此装置“探究加速度 a 与力 F 的关系”时,实验中按规范操作打出的一条纸 带的一部分如图所示。已知打点计时器接在频率为 50 Hz 的交流电源上,则此次实验中打点 计时器打下 A 点时小车的瞬时速度为________ m/s。(结果保留 2 位有效数字) 解析:(1)用题图所示装置“研究匀变速直线运动”时,没必要消除小车和长木板间的 摩擦阻力的影响,也没有必要使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量,A、B 错误; 在用此装置“探究加速度 a 与力 F 的关系”时,必须设法消除小车和长木板间的摩擦阻力的 影响。还应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量,这样才可认为细绳对小车的拉力 等于盘和盘内砝码的重力,C、D 正确。 (2)甲是电火花计时器,需要接 220 V 交流电源,A 正确。 (3)打点计时器打下 A 点时小车的瞬时速度为 vA=00..00241 m/s≈0.53 m/s。 答案:(1)CD (2)A (3)0.53 2.(2017·天津和*区检测)小王同学在探究加速度与力、质量的关系时,小车及钩码 的质量用 M 表示,砂桶及砂的质量用 m 表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出。 (1)往砂桶中加入一定量的砂子,当 M 与 m 的大小关系满足________时,可*似认为绳 对小车的拉力大小等于砂桶和砂的重力;在释放小车________(填“之前”或“之后”)接通 打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点。 (2)在*衡摩擦力后,他用打点计时器打出的纸带的一段如图所示,该纸带上相邻两个 计数点间还有 4 个点未标出,打点计时器使用交流电的频率是 50 Hz,则小车的加速度大小 K12 学*教育资源 K12 学*教育资源 是________m/s2,当打点计时器打 B 点时小车的速度是________m/s。(结果保留三位有效数 字) (3)小张同学用同一装置做实验,他们俩在同一坐标系中画出的 a?F 关系图线如图所示,小张和小王同学做实验,哪一个物理量是不同的 ______________。 解析:(1)小车实际的加速度为 a=Mm+gm,绳子拉力为 F=Ma= mg m,因此只有当 m? M 1+M 时,拉力 F 才*似等于 mg;实验中应先接通电源再释放小车。 (2)a=xBD4-T2xOB=0.390 m/s2,vB=x2ATC≈0.377 m/s。 (3)图线的斜率为小车及砝码的质量的倒数,因此小车及砝码的质量不同。 答案:(1)m? M 之前 (2)0.390 0.377 (3)小车及砝码的质量 突破点(二) 数据处理与误差分析 [典例 2] 某次“探究加速度 a 跟物体所受合力 F 和质量

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