11-12高中物理全程学习方略配套课件 5.2.1牛顿第二定律 鲁科版必修1

实验原理及误差分析 典例1 如图为 用DIS 位移传感器 数据采集器 计算机 研究加速度和力的关系 的实验装置 1 在该实验中必须采用控制变量法 应保持 不变 用钩码所受的重力作为 用DIS测小车的加速度 2 改变所挂钩码的数量 多次重复测量 在某次实验中根据测得的多组数据可画出a F关系图线 如图所示 分析此图线的OA段可得出的实验结论是 此图线的AB段明显偏离直线 造成此误差的主要原因是 A 小车与轨道之间存在摩擦B 导轨保持了水平状态C 所挂钩码的总质量太大D 所用小车的质量太大 标准解答 1 因为要探索 加速度和力的关系 所以应保持小车的总质量不变 钩码所受的重力作为小车所受外力 2 由于OA段a F关系为一倾斜的直线 所以在质量不变的条件下 加速度与外力成正比 由图象可知 当力F 即钩码的重力mg 增大到一定程度时 不满足小车的质量M比钩码的质量m大的多 其加速度由a 变为a 加速度比理想情况变小 图线开始发生明显的弯曲 且随F的增大图线弯曲的越明显 这说明所挂钩码的总质量不能太大 答案 1 小车的总质量小车所受外力 2 在质量不变的条件下 加速度与外力成正比 C 实验数据处理 典例2 2011 龙岩高一检测 某学习小组的同学在用打点计时器探究物体的加速度与物体的质量之间的关系实验中 不改变拉力 只改变物体的质量 得到了如表所示的几组数据 其中第3组数据还未算出加速度 但对应该组已打出的纸带 如图所示 长度单位 cm 图中各点为每5个打点选出的计数点 两计数点间还有4个打点未标出 1 请由纸带上的数据 计算出缺少的加速度值并填入表中 小数点后保留两位数 2 请在图中建立合适的坐标 将表中各组数据用小黑点描在坐标纸上 并作出平滑的图线 3 由图象得出的结论是 标准解答 1 a的计算利用逐差法 2 描点绘图 如图所示 3 由图象知a 图象是一条通过原点的倾斜直线 即在拉力一定时 物体的加速度与质量成反比 答案 1 0 99 2 见标准解答图 3 见标准解答 1 在 验证牛顿第二定律 的实验中 以下做法正确的是 A 平衡摩擦力时 应将小桶用细绳通过定滑轮系在小车上B 每次改变小车的质量时 不需要重新平衡摩擦力C 实验时 先放开小车 再接通打点计时器的电源D 求小车运动的加速度时 可用天平测出小桶和沙子的质量 M 和m 以及小车质量M 直接用公式a 求出 解析 选B 平衡摩擦力时 不把悬挂重物用细绳通过定滑轮系在小车上 即不对小车施加拉力 在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板 反复移动其位置 直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止 设木板的倾角为 则平衡摩擦力后有mgsin mgcos 即 tan 与小车的质量无关 故每次改变小车的质量时 不需要重新平衡摩擦力 A错误 B正确 实验时 应先接通电源 待打点计时器打点稳定后再放开小车 C错误 实验目的是验证牛顿第二定律 因此不能应用牛顿第二定律求解加速度 D错误 2 2011 福州高一检测 在 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 实验中 要采用控制变量法来进行研究 实验装置如图所示 1 在研究加速度与物体质量的关系中 需要保持 不变 而改变小车质量 来探究小车运动加速度与小车质量的关系 2 在实验中 为减小实验误差 要把斜面右端垫高一些 以平衡摩擦力 使小车受到的合力等于绳对小车的拉力 那么在每次改变小车质量后 是否要重新平衡摩擦力 选填 不要 或 要 3 在寻找加速度和质量的关系时 采用图象方法处理数据 图象坐标应该选用 选填 a m 或 a 1 m 解析 1 研究加速度与质量的关系时 是通过改变小车质量来探究加速度的变化 此过程中拉小车的力不变 即小沙袋的重力不变 2 平衡摩擦力后不要再调整来平衡摩擦力 因为mgsin mgcos 平衡摩擦力与小车质量的改变无关 3 a m图象是曲线不易画也不易判断a和m的关系 而a 图象是直线易画也易判断a和m的关系 答案 1 小沙袋重力 或绳对小车拉力 2 不要 3 a 1 m 3 在 验证牛顿第二定律 的实验中 按实验要求安装好器材后 应按一定步骤进行实验 下述操作步骤的顺序不尽合理 请将合理顺序的字母代号填写在下面的横线上 A 保持小桶和沙子的质量不变 在小车里加砝码 测出加速度 重复几次B 保持小车质量不变 改变小桶和沙子的质量 测出加速度 重复几次C 用天平分别测出小车 桶和沙子的质量D 平衡摩擦力 使小车近似做匀速直线运动E 挂上小桶 放进沙子 接通打点计时器的电源 放开小车 在纸带上打下一系列的点F 根据测量的数据 分别画出a F和a 的图线 解析 实验中可以先测质量后平衡摩擦力 也可以先平衡摩擦力后测质量 可以先探究加速度与力的关系后探究加速度与质量的关系 也可以先探究加速度与质量的关系后探究加速度与力的关系 故合理的顺序为DC 或CD EAB 或BA F答案 DC 或CD EAB 或BA F 4 在 探究加速度与力 质量的关系 的实验中备有下列器材 A 打点计时器 B 天平 C 秒表 D 低压交流电源 E 电池 F 纸带 G 细绳 砝码 小车 小盘 H 薄木块 I 装有细沙的小桶其中多余的器材是 缺少的器材是 解析 本实验中不需要测时间 秒表多余 电磁打点计时器所用电源为低压交流电源 不用电池 需要用刻度尺测纸带上计数点间的距离 小车运动的平台是一端带滑轮的长木板 答案 C E刻度尺 一端带滑轮的长木板 5 2011 泰安高一检测 为了探究加速度与力的关系 使用如图所示的气垫导轨装置进行实验 其中G1 G2为两个光电门 它们与数字计时器相连 当滑行器通过G1 G2光电门时 光束被遮挡的时间 t1 t2都可以被测量并记录 滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M 挡光片宽度为d 光电门间距离为x 牵引砝码的质量为m 回答下列问题 1 实验开始前应先调节气垫导轨下面的螺钉 使气垫导轨水平 在不增加其他仪器的情况下 如何判定调节是否到位 答 2 若取M 0 4kg 改变m的值 进行多次实验 以下m的取值不合适的一个是 A m1 5gB m2 15gC m3 40gD m4 400g 3 在此实验中 需要测得每一个牵引力对应的加速度 其中求得的加速度的表达式为 用 t1 t2 d x表示 解析 1 如果气垫导轨水平 则不挂砝码时 M应能在任意位置静止不动 或推动M后能使M匀速运动 2 M和m应满足M m 故m4 400g不合适 3 由v22 v12 2ax可得 答案 1 取下牵引砝码 M放在任意位置都不动 或取下牵引砝码 轻推滑行器M 数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间 t都相等 2 D 3 6 2010 江苏高考 为了探究受到空气阻力时 物体运动速度随时间的变化规律 某同学采用了 加速度与物体质量 物体受力关系 的实验装置 如图所示 实验时 平衡小车与木板之间的摩擦力后 在小车上安装一薄板 以增大空气对小车运动的阻力 1 往砝码盘中加入一小砝码 在释放小车 选填 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 从纸带上选取若干计数点进行测量 得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表 请根据实验数据作出小车的v t图象 3 通过对实验结果的分析 该同学认为 随着运动速度的增加 小车所受的空气阻力将变大 你是否同意他的观点 请根据v t图象简要阐述理由 解析 1 进行本实验时 要求