《（名師導(dǎo)學(xué)）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第三章 第4節(jié) 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律教學(xué)案 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（名師導(dǎo)學(xué)）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第三章 第4節(jié) 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律教學(xué)案 新人教版（16頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4節(jié)　實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 夯實(shí)基礎(chǔ)　【p52】 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律． 2．驗(yàn)證牛頓第二定律． 3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法． 二、實(shí)驗(yàn)原理 探究加速度a與力F及質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，應(yīng)用的基本方法是__控制變量法__，即先控制一個(gè)參量——小車的質(zhì)量M不變，討論加速度a與力F的關(guān)系，再控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車質(zhì)量M，討論加速度a與M的關(guān)系． 三、實(shí)驗(yàn)器材 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平、刻度尺、砝碼． 四、實(shí)驗(yàn)步驟 (一)測(cè)質(zhì)量 1．用天平測(cè)出小車和

2、砝碼的總質(zhì)量M，小盤和砝碼的總質(zhì)量m，把測(cè)量結(jié)果記錄下來． (二)儀器安裝及平衡摩擦力 2．按右圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在車上，即不給小車施加牽引力． 3．平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板．反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．這時(shí)，小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡． (三)保持小車的質(zhì)量不變 4．把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源再放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，打完點(diǎn)后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼． 5．保持小車和砝碼的質(zhì)量不變，

3、在小盤里放入適量的砝碼，把小盤和砝碼的總質(zhì)量m′記錄下來，重復(fù)步驟4. 6．步驟5中用6個(gè)不同的m′的值，分別得到六條紙帶． 7．在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到0計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，算出與每條紙帶對(duì)應(yīng)的小車加速度的值． 8．用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力F，作用力的大小F等于小盤和砝碼的總重力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)是在一條過原點(diǎn)的直線上，便證明了加速度與作用力成正比． (四)保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變 9．保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變，在小車上加砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，

4、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn)．如果這些點(diǎn)是在一條過原點(diǎn)的直線上，就證明了加速度與質(zhì)量成反比． 五、注意事項(xiàng) 1．平衡摩擦力：就是調(diào)出一個(gè)合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力．在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上，即不要給小車施加任何牽引力，并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng)．整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力． 2．實(shí)驗(yàn)條件：每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出．只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力． 3．操作順序：

5、改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車． 六、誤差分析 1．質(zhì)量的測(cè)量誤差，紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會(huì)造成誤差． 2．因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差： 本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差．小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越?。? 3．平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差： 在平衡摩擦力時(shí)，除了不掛小盤外，其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶、接通打點(diǎn)

6、計(jì)時(shí)器)，勻速運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)的距離相等． 　　【p52】 考點(diǎn)突破　　 甲 例1根據(jù)圖甲所示裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，完成下面的題目． (1)有關(guān)實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)處理，下列說法正確的是________． A．應(yīng)使砂和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實(shí)驗(yàn)誤差 B．可以用天平測(cè)出小桶和砂的總質(zhì)量m1及小車和砝碼的總質(zhì)量m2；根據(jù)公式a＝，求出小車的加速度 C．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用描點(diǎn)法畫圖象，是為了減小誤差 D．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用a－圖象，是為了便于根據(jù)圖線直觀地作出判斷 (2)某學(xué)生在平衡摩擦力時(shí)，把長木板的一端墊得過高，使得傾角

7、偏大．他所得到的a－F關(guān)系可用圖乙中的哪個(gè)表示？______(圖中a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力)． (3)某學(xué)生將實(shí)驗(yàn)裝置按如圖丙所示安裝好，準(zhǔn)備接通電源后開始做實(shí)驗(yàn)．他的裝置圖中，明顯的錯(cuò)誤是____________________________________________________．(寫出兩個(gè)) (4)圖丁是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出．量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：xAB＝4.22 cm、xBC＝4.65 cm、xCD＝5.08 cm、xDE＝5.49 cm，xEF＝5.

8、91 cm，xFG＝6.34 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz，則小車的加速度a＝__________ m/s2.(結(jié)果保留二位有效數(shù)字) 【解析】(1)應(yīng)使砂和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，故A正確；小車的加速度應(yīng)通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出，不能用天平測(cè)出小桶和砂的總質(zhì)量m1及小車和砝碼總質(zhì)量m2；根據(jù)公式a＝求出小車的加速度，故B錯(cuò)誤；處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)采用描點(diǎn)法畫圖象，可以減小誤差，故C正確；為了將圖象畫成我們熟悉的直線，更直觀反映兩個(gè)變量的關(guān)系．a(chǎn)與M成反比，故數(shù)據(jù)處理應(yīng)作a－圖象，故D正確． (2)在平衡摩擦力時(shí)，把長木板的一側(cè)墊得過高，使得

9、傾角偏大，小車重力沿木板向下的分力大于小車受到摩擦力，小車受到的合力大于砂桶的拉力，在砂桶對(duì)小桶施加拉力前，小車已經(jīng)有加速度；在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí)，作出的a－F圖象在a軸上有截距，故C正確． (3)由實(shí)驗(yàn)原理圖可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的必須是交流電，圖中用的是直流電，所以采用的電源不對(duì)．小車釋放的位置應(yīng)該靠近計(jì)時(shí)器，以便測(cè)量更多的數(shù)據(jù)來減小誤差．同時(shí)木板水平，沒有平衡摩擦力．故錯(cuò)誤為：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接的是直流電源．②小車釋放的位置遠(yuǎn)離計(jì)時(shí)器③木板水平，沒有平衡摩擦力． (4)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論有：Δx＝at2，sDE－sAB＝3a1T2；sEF－sBC＝3a2T2；sFG－sCD＝

10、3a3T2. 為了更加準(zhǔn)確地求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值，得：a＝(a1＋a2＋a3)＝0.42 m/s2. 【答案】(1)ACD　(2)C　(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用直流電源；小車與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的距離太長；木板水平，沒有平衡摩擦力　(4)0.42 【小結(jié)】a—F圖線只有在F是小車實(shí)際合外力的情況下才是過原點(diǎn)的直線，本實(shí)驗(yàn)中平衡摩擦力后，小車受到的合外力是繩子的拉力，對(duì)小車和吊盤分別列牛頓定律方程：FT＝Ma，mg－FT＝ma，可解得：a＝，F(xiàn)T＝·mg.只有在Mm時(shí)FT≈mg，a—F圖線才接近直線，一旦不滿足Mm，描出的點(diǎn)的橫坐標(biāo)就會(huì)向右偏離較多，造成圖線向右彎曲． 針對(duì)訓(xùn)練　

11、 1．某實(shí)驗(yàn)小組采用圖1所示的裝置做“探究加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)：小車放置在水平放置的長木板上，紙帶連接車尾并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用來測(cè)定小車的加速度a，鉤碼通過細(xì)線對(duì)小車的拉力為F.在保持小車質(zhì)量不變的情況下，改變對(duì)小車?yán)的大小，測(cè)得小車所受拉力F和加速度a的數(shù)據(jù)如下表： F/N 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 a/(m·s－2) 0.10 0.20 0.29 0.41 0.49 (1)在圖2中，建立出a－F坐標(biāo)系，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，在圖中作出a－F關(guān)系圖線． (2)若要讓細(xì)線對(duì)小車的拉力F為小車受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中的改進(jìn)措施是__

12、C__． A．更換一塊長木板 B．適當(dāng)增加小車的質(zhì)量 C．適當(dāng)墊高長木板的右端 D．適當(dāng)增加鉤碼質(zhì)量 (3)圖3是實(shí)驗(yàn)中得到的一條已打點(diǎn)的紙帶，紙帶上的A、B、C、D、E、F、G均為相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02 s，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未標(biāo)出，由于E、F點(diǎn)打點(diǎn)模糊，只測(cè)量標(biāo)記了AB、BC、CD、DG的距離，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，測(cè)得小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小a＝__0.40__ m/s2，打D點(diǎn)時(shí)的速度大小vD＝__0.35__ m/s.(以上結(jié)果都保留2位有效數(shù)字)． 【解析】(1)①在a－F圖象中根據(jù)所給的數(shù)據(jù)描點(diǎn)．②用一條直線連接這些點(diǎn)(連接時(shí)要讓盡可能

13、多得點(diǎn)落在直線上，讓其他的點(diǎn)盡可能分布在直線的兩側(cè))．作出圖象如圖所示： (2)若要使作出的a－F圖線過坐標(biāo)原點(diǎn)即繩子的拉力就等于小車所受的合外力，故需要平衡摩擦力，其方法是適當(dāng)墊高長木板的右端．故C正確． (3)根據(jù)逐差法可知加速度為a＝＝ m/s2＝0.40 m/s2，D點(diǎn)的瞬時(shí)速度為vD＝＝ m/s＝0.35 m/s. ?！　　緋53】 考點(diǎn)突破　　 例2實(shí)驗(yàn)小組利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”． (1)實(shí)驗(yàn)中使用的電火花計(jì)時(shí)器，應(yīng)接________電源． A．交流4～6 V　　B．交流220 V (2)在實(shí)驗(yàn)中，得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖3所示，已知相鄰

14、計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則：小車加速度的表達(dá)式為a＝____________________． (3)消除小車與水平木板之間摩擦力的影響后，可用小吊盤的總重力代替小車所受的拉力，則：小吊盤的m與小車總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的關(guān)系為________． (4)在實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出如圖2所示的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象分別為圖中的直線Ⅰ和直線Ⅱ，下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋，其中可能正確的是________． A．實(shí)驗(yàn)前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力 B．甲同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)把長木板的末端抬得過高了 C．實(shí)驗(yàn)前乙同學(xué)

15、可能沒有平衡摩擦力 D．乙同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)，把長木板的末端抬得過高了 【解析】(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流4～6 V電壓；而電火花計(jì)時(shí)器的電源應(yīng)使用交流電壓為220 V；故B正確． (2)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論式Δx＝aT2，結(jié)合逐差法求三個(gè)加速度，x4－x1＝3a1T2，x5－x2＝3a2T2，x6－x3＝3a3T2，求平均加速度得a＝＝. (3)設(shè)重物的質(zhì)量m，小車的質(zhì)量M，設(shè)加速度為a，對(duì)小車F＝Ma；對(duì)重物mg－F＝ma，聯(lián)立得：F＝，只有當(dāng)mM時(shí)，才可得F＝≈mg，即用小吊盤的總重力代替小車所受的拉力． (4)甲圖象表明在小車的拉力為0時(shí)，小車的加速度大于0，說明合外力

16、大于0，說明平衡摩擦力過度，即把長木板的末端抬得過高了，故A錯(cuò)誤，B正確．乙圖象說明在拉力大于0時(shí)，物體的加速度為0，說明合外力為0，即繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是沒有將長木板的末端抬高或抬高不夠，故C正確，D錯(cuò)誤．故選B、C. 【答案】(1)B　(2) (3)mM　(4)BC 針對(duì)訓(xùn)練　 2．如圖1所示，為“探究滑塊加速度與力．質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置圖，滑塊置于一端帶有定滑輪的長木板上，左端連接紙帶，紙帶穿過電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，滑塊的質(zhì)量為m1，托盤(及砝碼)的質(zhì)量為m2. (1)實(shí)驗(yàn)中，得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖2所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間

17、間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4已量出，則計(jì)算滑塊加速度的表達(dá)式為a＝____(用x1、x2、x3、x4及T表示)． (2)某同學(xué)在平衡摩擦力后，保持滑塊質(zhì)量不變的情況下，通過多次改變砝碼重力，作出滑塊加速度a與砝碼重力F(未包括托盤)的圖象如圖3所示，若牛頓第二定律成立，重力加速度g＝10 m/s2，則滑塊的質(zhì)量為__2.8__kg，托盤的質(zhì)量為__0.056__kg(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 【解析】(1)由逐差法得：a＝. (2)對(duì)a－F圖來說，圖象的斜率表示物體質(zhì)量的倒數(shù)，故滑塊質(zhì)量為：m1＝ kg＝2.8 kg，F(xiàn)＝0時(shí)，產(chǎn)生的加速度是由于托盤作用產(chǎn)生的，故有：m

18、g＝m1a0，解得：m＝ kg＝0.056 kg(對(duì)圖中的數(shù)據(jù)讀取不一樣，可有一定范圍)． ?！　　緋54】 考點(diǎn)突破　　 例3甲、乙兩同學(xué)均設(shè)計(jì)了測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)．已知重力加速度為g. (1)甲同學(xué)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．其中A為一質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)(水平放置)．實(shí)驗(yàn)時(shí)用力將A從B的下方抽出，通過C的讀數(shù)F1即可測(cè)出動(dòng)摩擦因數(shù)．則該設(shè)計(jì)能測(cè)出__________(填“A與B”或“A與地面”)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，其表達(dá)式為__________． (2)乙同學(xué)的設(shè)計(jì)如圖乙所示．他在一端帶有光滑輕質(zhì)定滑輪的長木板

19、上固定有A、B兩個(gè)光電門，與光電門相連的計(jì)時(shí)器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測(cè)力計(jì)能顯示掛鉤處所受的拉力．實(shí)驗(yàn)時(shí)，多次改變砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊上的遮光片從光電門A處由靜止開始運(yùn)動(dòng)，讀出多組測(cè)力計(jì)示數(shù)F及對(duì)應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t.在坐標(biāo)系中作出F－的圖線如圖丙所示．圖線的斜率為k與縱軸的截距為b，與橫軸的截距為c.因乙同學(xué)不能測(cè)出小車質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)該測(cè)出的物理量為________________．根據(jù)該測(cè)量物理量及圖線信息可知物塊和長木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)表達(dá)式為__________． 【解析】(1)當(dāng)B處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧測(cè)力計(jì)

20、的讀數(shù)跟B所受的滑動(dòng)摩擦力Ff大小相等，B對(duì)木板A的壓力大小等于B的重力mg，由Ff＝μFN得，μ＝＝. (2)物塊由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，位移x＝at2. 可得：a＝ 根據(jù)牛頓第二定律得 對(duì)于物塊，F(xiàn)－μmg＝ma 則：F＝＋μmg 則圖線的斜率為：k＝2mx，縱軸的截距為：b＝μmg； k與摩擦力是否存在無關(guān)，物塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為：μ＝＝. 【答案】(1)A與B　 (2)光電門A、B之間的距離x　 針對(duì)訓(xùn)練　 3．某班級(jí)同學(xué)用如圖(a)所示的裝置驗(yàn)證加速度a和力F，質(zhì)量m的關(guān)系．甲、乙兩輛小車放在傾斜軌道上，小車乙上固定一個(gè)加速度傳感器，小車甲上固定一個(gè)力傳感

21、器，力傳感器和小車乙之間用一根不可伸長的細(xì)線連接，在彈簧拉力的作用下兩輛小車一起開始向下運(yùn)動(dòng)，利用兩個(gè)傳感器可以采集記錄同一時(shí)刻小車乙受到的拉力和加速度的大小． (1)下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的說法中正確的是__B__(填“A”或“B”)． A．軌道傾斜是為了平衡小車甲受到的摩擦力 B．軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力 (2)四個(gè)實(shí)驗(yàn)小組選用的小車乙(含加速度傳感器)的質(zhì)量分別為m1＝1.0 kg，m2＝2.0 kg，m3＝3.0 kg和m4＝4.0 kg，其中有三個(gè)小組已經(jīng)完成了a－F圖象，如圖(b)所示．最后一個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示，請(qǐng)?jiān)趫D(b)中完成該組的a－F圖線. 實(shí)驗(yàn)次

22、數(shù) 1 2 3 4 5 6 拉力F/N 49.0 40.0 35.0 24.0 16.2 9.6 加速度a/m·s－2 16.3 13.3 11.7 8.0 5.4 3.2 (3)在驗(yàn)證了a和F的關(guān)系后，為了進(jìn)一步驗(yàn)證a和m的關(guān)系，可直接利用圖(b)的四條圖線收集數(shù)據(jù)，然后作圖．請(qǐng)寫出該如何收集數(shù)據(jù)__在a－F圖象上作一條垂直于橫軸的直線，與四條圖線分別有四個(gè)交點(diǎn)，記錄下四個(gè)交點(diǎn)的縱坐標(biāo)a，分別與各圖線對(duì)應(yīng)的m組成四組數(shù)據(jù)__． 【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)是研究小車乙的加速度a和力F、質(zhì)量m的關(guān)系，所以軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力，故A錯(cuò)誤，B正確

23、； (2)最后一組實(shí)驗(yàn)的a－F圖線如圖所示： (3)在a－F圖象上作一條垂直于橫軸的直線，與四條圖線分別有個(gè)交點(diǎn)，記錄下四個(gè)交點(diǎn)的縱坐標(biāo)a，分別與各圖線對(duì)應(yīng)的m組成四組數(shù)據(jù)． 考 點(diǎn) 集 訓(xùn)　【p279】 1．在“探究小車加速度a與其質(zhì)量M的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中： (1)備有器材：A.長木板；B.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、紙帶；C.細(xì)繩、小車、砝碼；D.裝有細(xì)砂的小桶；E.薄木板；F.毫米刻度尺；還缺少的一件器材是__天平__． (2)實(shí)驗(yàn)得到如圖甲所示的一條紙帶，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T；B、C兩點(diǎn)的間距x2和D、E兩點(diǎn)的間距x4已量出，利用這兩段間距計(jì)算小車加速度的表達(dá)式

24、為____． (3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的a－圖線如圖乙所示，從圖線可得砂和砂桶的總質(zhì)量為__0.02(0.018－0.02__均可)__kg.(g取10 m/s2) (4)另一位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的a－圖象如圖丙所示，則造成這一結(jié)果的原因是__未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠__． 【解析】(1)還缺少的一件器材是測(cè)量物體質(zhì)量的天平；(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知：x4－x2＝2aT2，解得a＝；(3)從圖線可得砂和砂桶的總重量為mg＝ N＝0.2 N，則m＝0.02 kg；(4)造成這一結(jié)果的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠． 2．如圖所示為某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系

25、的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)相同質(zhì)量的小車放在光滑水平板上，前端各系一根輕質(zhì)細(xì)繩，繩的一端跨過光滑輕質(zhì)定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤中可放砝碼．兩小車后端各系一條細(xì)繩，一起被夾子夾著使小車靜止．打開夾子，兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)；關(guān)上夾子，兩小車同時(shí)停下來，用刻度尺測(cè)出兩小車的位移，下表是該同學(xué)在幾次實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)． 實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 車號(hào) 小車質(zhì) 量(g) 小盤質(zhì) 量(g) 車中砝碼 質(zhì)量(g) 盤中砝碼 質(zhì)量(g) 小車位 移(cm) 1 甲 50 10 0 0 15 乙 50 10 0 10 30 2

26、 甲 50 10 0 10 27.5 乙 50 10 50 10 14 3 甲 50 10 0 0 18 乙 50 10 10 10 請(qǐng)回答下述問題： (1)在每一次實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩車的位移之比等于__加速度__之比，請(qǐng)簡要說明實(shí)驗(yàn)原理__由于兩車運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，由x＝at2，知甲、乙兩車的位移之比等于加速度之比，即x甲∶x乙＝a甲∶a乙__． (2)第一次實(shí)驗(yàn)控制了__小車質(zhì)量__不變，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是__小車加速度與拉力成正比__． (3)第二次實(shí)驗(yàn)控制了__小車所受拉力__

27、不變，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是__小車加速度與小車總質(zhì)量成反比__． (4)第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)先測(cè)量了甲車的位移，再根據(jù)前兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)論，計(jì)算出乙車應(yīng)該發(fā)生的位移，然后再測(cè)量了乙車的位移，結(jié)果他高興地發(fā)現(xiàn)，理論的預(yù)言與實(shí)際符合得相當(dāng)好．請(qǐng)問，他計(jì)算出的乙車的位移應(yīng)該是__30__cm__. 【解析】(1)由于兩車運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，由x＝at2，知甲、乙兩車的位移之比等于加速度之比，即x甲∶x乙＝a甲∶a乙． (2)第一次實(shí)驗(yàn)中控制小車質(zhì)量不變，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，小車加速度與拉力成正比． (3)第二次實(shí)驗(yàn)中控制小車所受拉力不變，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，小車加速度與小車總質(zhì)量成反比．

28、 (4)＝＝，＝＝，得x乙＝30 cm. 3．在用DIS研究小車加速度與外力的關(guān)系時(shí)，某實(shí)驗(yàn)小組先用如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，重物通過滑輪用細(xì)線拉小車，在小車和重物之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器，位移傳感器(發(fā)射器)隨小車一起沿水平軌道運(yùn)動(dòng)，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端，實(shí)驗(yàn)中力傳感器的拉力為F，保持小車[包括位移傳感器(發(fā)射器)]的質(zhì)量不變，改變重物質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次，得到加速度與外力的關(guān)系如圖(b)所示． (1)小車與軌道的滑動(dòng)摩擦力F1＝__0.67__N. (2)從圖象中分析，小車[包括位移傳感器(發(fā)射器)]的質(zhì)量為__0.67__kg. (3)該實(shí)驗(yàn)小組為得到a與

29、F成正比的關(guān)系，應(yīng)將斜面的傾角θ調(diào)整到tan θ＝__0.1__． 【解析】(1)當(dāng)a＝0時(shí)，F(xiàn)＝Ff，在圖象中，取點(diǎn)(2.0，2.0)和(4.0，5.0) 利用三角形相似，有＝， ∴Ff＝ N＝0.67 N (2)又依F－Ff＝ma.4.0－＝m×5，∴m＝ kg＝0.67 kg. (3)只有平衡摩擦力，才使得a－F圖象過原點(diǎn)，軌道水平時(shí)，F(xiàn)f＝μmg，0.67＝μ×0.67×10，∴μ＝0.1，墊高軌道左端，使傾角為θ，mgsin θ＝μmgcos θ，∴tan θ＝0.1. 4．某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究加速度與質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，遮光板已

30、過光電門且鉤碼尚未到達(dá)地面．方法如下：在長木板近左端定滑輪處固定一光電門，測(cè)得固定在小車上的遮光板的寬度d，測(cè)得小車釋放時(shí)遮光板離光電門的距離為L，設(shè)小車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力f一定． (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光板的寬度如圖乙所示，由圖可知其寬度d＝__6.75__ mm. (2)靜止釋放小車，測(cè)得遮光板通過光電門的時(shí)間為t，則小車的加速度a＝____(用題目中的符號(hào)表示)． (3)保持懸掛的鉤碼質(zhì)量m恒定且已知，通過增加小車上砝碼改變小車的質(zhì)量，多次實(shí)驗(yàn)測(cè)得多組小車加速度a和小車質(zhì)量M的數(shù)值，通過描點(diǎn)可得到加速度a與M、m的各種關(guān)系圖象，下列四個(gè)圖象中正確的是__AC__． 【解

31、析】(1)由圖示游標(biāo)卡尺可知，其示數(shù)為：6 mm＋15×0.05 mm＝6.75 mm； (2)小車經(jīng)過光電門時(shí)的速度：v＝，小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由速度位移公式得：v2＝2aL，解得加速度：a＝； (3)由圖甲所示可知，實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力，由牛頓第二定律得：mg－f＝(M＋m)a，整理得：a＝(mg－f)，阻力f與鉤碼質(zhì)量m一定，a與是一次函數(shù)關(guān)系，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，A、C圖象正確． 5．某同學(xué)利用如圖(甲)所示的裝置探究加速度與合外力的關(guān)系．小車質(zhì)量為M，桶和砂子的總質(zhì)量為m，通過改變m來改變小車所受的合外力大小，小車的加速度a可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出．現(xiàn)保持小車質(zhì)量M不

32、變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到多組a、F值(F為彈簧秤的示數(shù))． (1)下圖為上述實(shí)驗(yàn)中打下的一條紙帶，A點(diǎn)為小車剛釋放時(shí)打下的起始點(diǎn)，每兩點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 Hz，則C點(diǎn)的速度為 __0.8__m/s，小車的加速度為__4__m/s2.(以上兩空保留一位有效數(shù)字) (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了如圖(乙)所示的一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，其中縱軸為小車的加速度大小，橫軸應(yīng)為__D__．(選填字母代號(hào)) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A. B. C．mg D．F (3)當(dāng)砂桶和砂的總質(zhì)量較大導(dǎo)致a較大時(shí)，關(guān)于(乙)圖的

33、說法，正確的是__C__．(選填字母代號(hào)) A．圖線逐漸偏向縱軸 B．圖線逐漸偏向橫軸 C．圖線仍保持原方向不變 【解析】(1)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)過程中一段過程中的中間時(shí)刻速度等于該段過程中的平均速度，故vC＝＝f＝0.8 m/s，根據(jù)逐差法可得xDE－xBC＝2a1T2，xCD－xAB＝2a2T2，聯(lián)立可得＝4 m/s2 (2)從圖中可得加速度與橫坐標(biāo)表示的物理量成正比，根據(jù)牛頓第二定律可得F＝ma，當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，加速度與外力成正比，故D正確． (3)由于圖象的斜率為k＝，所以增大砂和砂桶質(zhì)量，k不變，仍保持原方向不變，所以C正確． 6．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，利用米

34、尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來測(cè)定滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.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(dòng)，重力加速度g取10 m/s2. (1)為測(cè)量滑塊的加速度a，需測(cè)出它在A、B間運(yùn)動(dòng)的__位移s__與__時(shí)間t__，計(jì)算a的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是__a＝__； (2)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得到a與m的關(guān)系為：a＝m－μg，他想通過多次改變m，測(cè)出相應(yīng)的a值，并利用上式來計(jì)算μ.若要求a是m的一次函數(shù)，必須使上式中的__m＋m′__保持不變，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將從托盤中取出

35、的砝碼置于__滑塊上__； (3)實(shí)驗(yàn)得到a與m的關(guān)系如圖所示，由此可知μ＝__0.23(0.21～0.25)__(取兩位有效數(shù)字)． 【解析】(1)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(dòng)，根據(jù)s＝at2得a＝，所以需要測(cè)量的是位移和時(shí)間． (2)a＝m－μg，若要求a是m的一次函數(shù)必須使不變，即使m＋m′不變，在減小m時(shí)等量增大m′，所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將從托盤中取出的砝碼置于滑塊上． (3)將取為k，有k＝＝，在圖象上取兩點(diǎn)將坐標(biāo)代入解得μ＝0.23(在0.21到0.25之間是正確的) 圖(a) 7．某物理課外小組利用圖(a)中的裝置探究物體加速度與其所受合

36、外力之間的關(guān)系．圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼．本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N＝5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010 kg.實(shí)驗(yàn)步驟如下： (1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑． (2)將n(依次取n＝1，2，3，4，5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N－n個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行．釋放小車，同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s，繪制s－t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a. (3)對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見下表．

37、n＝2時(shí)的s－t圖象如圖(b)所示；由圖(b)求出此時(shí)小車的加速度(保留2位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表． n 1 2 3 4 5 a/(m·s－2) 0.20 0.39 0.58 0.78 1.00 (4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖(c)中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a－n圖象．從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受的合外力成正比． 圖(b) 圖(c) __見解析圖．__ (5)利用a－n圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為__0.44__kg(保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2)． (6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下

38、列說法正確的是__B__.(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào)) A．a(chǎn)－n圖線不再是直線 B．a(chǎn)－n圖線仍是直線，但該直線不過原點(diǎn) C．a(chǎn)－n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大 【解析】(3)根據(jù)題圖(b)可知，當(dāng)t＝2.00 s時(shí)，位移s＝0.78 m，由s＝at2，得加速度a＝＝0.39 m/s2. (4)圖象如圖所示． (5)小車空載時(shí)，n＝5，加速度為a＝1.00 m/s2.由牛頓第二定律得nm0g＝(m＋Nm0)a，代入數(shù)據(jù)得m＝0.44 kg. (6)若保持木板水平，則小車運(yùn)動(dòng)中受到摩擦力的作用，n的數(shù)值相同的情況下，加速度a變小，直線的斜率變?。K的拉力等于摩擦力時(shí)，小車才開始運(yùn)動(dòng)，圖象不過原點(diǎn)，選項(xiàng)B正確． - 16 -