实验4验证牛顿第二定律

1、要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 实验四验证牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 注意事项注意事项 1实验方法：实验方法：控制变量法控制变量法。 2平衡摩擦力：平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车应不要悬挂小盘，但小车应 连着纸带且接通电源连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果在纸。用手给小车一个初速度，如果在纸 带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它 的重力沿斜面向下的分力平衡的重力沿斜面向下的分力平衡。 3不重复平衡摩擦力：不重

2、复平衡摩擦力：平衡摩擦力后，不管以后是改变小盘平衡摩擦力后，不管以后是改变小盘 和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要 重新平衡摩擦力重新平衡摩擦力。 4实验条件：实验条件：Mm，只只有如此，小盘和砝码的总重力才可视有如此，小盘和砝码的总重力才可视 为小车受到的拉力为小车受到的拉力。 5一先一后一按住：一先一后一按住：改改变拉力和小车质量后，每次开始时小车变拉力和小车质量后，每次开始时小车 应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且 应在小车到达滑轮前按住小车应在小车到达

3、滑轮前按住小车。 6作图：作图：作作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位，图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位， 这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 误差分析误差分析 1因因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的 总重力总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要 小于小盘和砝码的总重力。小于小盘和砝码的总重力。 2摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量摩擦力平衡不准确、质量测量不

4、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。不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 热点一实验原理与基本操作热点一实验原理与基本操作 【例例1】图图为为“ “验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律” ” 的实验装置示意图。砂和砂桶的实验装置示意图。砂和砂桶 的总质量为的总质量为m，小车和砝码的，小车和砝码的 总质量为总质量为M。实验中用砂和砂。实验中用砂和砂 桶总重力的大小作为细线对小桶总重力的大小作为细线对小 车拉力的大小。车拉力的大小。 (1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，实验中，为了使细线对小车的拉力等

5、于小车所受的合外力， 先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下 来还需要进行的一项操作是来还需要进行的一项操作是_(填正确答案标号填正确答案标号)。 A将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的 纸带，给打点计时器通电，调节纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂的大小，使小车在砂和砂 桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过将长木板的一端垫起适当的高度，

6、让小车连着已经穿过 打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻 推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂 桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动 B 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 (2)实验中要进行质量实验中要进行质量m和和M的选取，以下最合理的一组是的选取，以下最合理的一组是 _(填正确答案标号填正确答案标号)。 AM200 g，m10 g、1

7、5 g、20 g、25 g、30 g、40 g BM200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g CM400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g DM400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g 热点一实验原理与基本操作热点一实验原理与基本操作 【例例1】图图为为“ “验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律” ” 的实验装置示意图。砂和砂桶的实验装置示意图。砂和砂桶 的总质量为的总质量为m，小车和砝码的，小车和砝码的 总质量为总质量为M。实验中用砂和砂。实验中用砂和砂 桶总重力的大小作为细线对小桶总重力的大

8、小作为细线对小 车拉力的大小。车拉力的大小。 C 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 热点一实验原理与基本操作热点一实验原理与基本操作 【例例1】图图为为“ “验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律” ” 的实验装置示意图。砂和砂桶的实验装置示意图。砂和砂桶 的总质量为的总质量为m，小车和砝码的，小车和砝码的 总质量为总质量为M。实验中用砂和砂。实验中用砂和砂 桶总重力的大小作为细线对小桶总重力的大小作为细线对小 车拉力的大小。车拉力的大小。 0.42 (3)图是实验中得到的一条纸带，图是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为为 7个相邻计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。个相邻

9、计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。 量出相邻计数点之间的距离分别为：量出相邻计数点之间的距离分别为：sAB4.22 cm、sBC 4.65 cm、sCD5.08 cm、sDE5.49 cm，sEF5.91 cm，sFG 6.34 cm。已知打点计时器的工作频率为。已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加，则小车的加 速度速度a_m/s2。(结果保留二位有效数字结果保留二位有效数字)。 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 解析解析(1)小车在运动过程中受到重力、支持力、纸带的拉力、小车在运动过程中受到重力、支持力、纸带的拉力、 木板对小车的摩擦力和细线拉力的作用。为了使细线对小

10、车木板对小车的摩擦力和细线拉力的作用。为了使细线对小车 的拉力等于小车所受的合力，因此应把木板的一端垫起适当的拉力等于小车所受的合力，因此应把木板的一端垫起适当 的高度，以使重力、支持力、纸带的拉力和摩擦力的合力为的高度，以使重力、支持力、纸带的拉力和摩擦力的合力为 零，即小车做匀速运动，因此在进行这一操作时，不应挂砂零，即小车做匀速运动，因此在进行这一操作时，不应挂砂 桶，小车应连接纸带，桶，小车应连接纸带，A、C项错误；项错误；B项正确。项正确。 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 答案答案(1)B(2)C(3)0.42 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 1如如图所示，为某同学安装的图所示，

11、为某同学安装的“验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律”的实验装的实验装 置，在小车的前端固定置，在小车的前端固定 一个传感器，和砂桶连一个传感器，和砂桶连 接的细线接在传感器上，接的细线接在传感器上， 通过传感器可显示出细通过传感器可显示出细 线的拉力。在图示状态线的拉力。在图示状态 下开始做实验。下开始做实验。 (1)从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是 _。 (2)若砂和砂桶的质量为若砂和砂桶的质量为m，小车和传感器的总重量为，小车和传感器的总重量为M，做，做 好此实验好此实验_(填填“需要需要”或或“不需要不需要”)Mm的条的条 件

12、。件。 解析解析(2)不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉力，不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉力， 而接了传感器后细线的拉力可以直接读出。而接了传感器后细线的拉力可以直接读出。 答案答案(1)未未平衡摩擦力；细线与木板不平行；开始实验时，平衡摩擦力；细线与木板不平行；开始实验时， 小车离打点计时器太远小车离打点计时器太远(2)不需要不需要 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 热点二实验数据处理与误差分析热点二实验数据处理与误差分析 【例例2】(2014新课标全国卷新课标全国卷，22)某某同学利用图同学利用图(a)所示实验所示实验 装置及数字化信息系统获得了小车加速度装置及数字化信息系

13、统获得了小车加速度a与钩码的质量与钩码的质量m的的 对应关系图，如图对应关系图，如图(b)所示。实验中小车所示。实验中小车(含发射器含发射器)的质量为的质量为 200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车 的加速度由位移传感器及与之相连的加速度由位移传感器及与之相连 的计算机得到。回答下列问题：的计算机得到。回答下列问题： (1)根据该同学的结果，小车加速根据该同学的结果，小车加速 度与钩码质量成度与钩码质量成 _ (填填“线性线性”或或“非线性非线性”)关系。关系。 (2)由图由图(b)可知，可知，am图线不图线不 经过原点，可能

14、的原因是经过原点，可能的原因是_ _ 。 非非线性线性 存在摩擦力存在摩擦力 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 热点二实验数据处理与误差分析热点二实验数据处理与误差分析 【例例2】(2014新课标全国卷新课标全国卷，22)某某同学利用图同学利用图(a)所示实验所示实验 装置及数字化信息系统获得了小车加速度装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量与钩码的质量m的的 对应关系图，如图对应关系图，如图(b)所示。实验中小车所示。实验中小车(含发射器含发射器)的质量为的质量为 200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车 的加速度

15、由位移传感器及与之相连的加速度由位移传感器及与之相连 的计算机得到。回答下列问题：的计算机得到。回答下列问题： (3)若利用本实验装置来验证若利用本实验装置来验证 “在小车质量不变的情况下，在小车质量不变的情况下， 小车加速度与作用力成正比小车加速度与作用力成正比” 的结论，并直接以钩码所受的结论，并直接以钩码所受 重力重力mg作为小车受到的合外作为小车受到的合外 力，则实验中应采取的改进力，则实验中应采取的改进 措施是措施是_ _， 钩码的质量应满足的条件是钩码的质量应满足的条件是 _。 调整轨道倾斜度调整轨道倾斜度 以平衡摩擦力以平衡摩擦力 远小于小车质量远小于小车质量 要点整合要点整合热

16、点聚焦热点聚焦 解析解析(1)把图把图(b)中的点用平滑线连接后，可以看出，中的点用平滑线连接后，可以看出，am 图线是曲线即非线性。图线是曲线即非线性。 (2)由图象可知，当拉力一定时，加速度不等由图象可知，当拉力一定时，加速度不等0，所以除拉力，所以除拉力 外小车还受到摩擦力的作用。外小车还受到摩擦力的作用。 (3)改进要求：第一图线不过原点，要平衡摩擦力，所以调整改进要求：第一图线不过原点，要平衡摩擦力，所以调整 轨道的倾斜度；第二，要使小车受到合外力等于钩码的重力，轨道的倾斜度；第二，要使小车受到合外力等于钩码的重力， 要求钩码质量不能太大，即远小于小车的质量。要求钩码质量不能太大，即

17、远小于小车的质量。 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 2探究小车加速度探究小车加速度a与小车质量与小车质量M和小车所受外力和小车所受外力F的关系时，的关系时， (1)探究加速度和力的关系的实验数据描绘出的探究加速度和力的关系的实验数据描绘出的aF图象如图图象如图 所示，下列说法正确的是所示，下列说法正确的是_(填正确答案标号填正确答案标号)。 A三条倾斜的直线所对应的小车的质量相等三条倾斜的直线所对应的小车的质量相等 B三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同 C直线直线1所对应的小车的质量最大所对应的小车的质量最大 D直线直线3所对应的小车的质量最大所对应的小

18、车的质量最大 (2)由于没有始终满足小车的由于没有始终满足小车的 质量质量M远大于钩码的质量远大于钩码的质量m 的关系，结果得到的图象应的关系，结果得到的图象应 是下图中的是下图中的_(填正确答填正确答 案标号案标号)。 BD D 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 答案答案(1)BD(2)D 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 热点三拓展创新实验热点三拓展创新实验 探究高考命题视角探究高考命题视角 以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目， 不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、设计性不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究

19、性、设计性 等特点。等特点。 视角视角3实验方案的改进实验方案的改进 (1)用气垫导轨和两个光电门来完成此实验用气垫导轨和两个光电门来完成此实验 (2)实验方法的改进实验方法的改进 视角视角4以本实验为背景，结合牛顿第二定律，以本实验为背景，结合牛顿第二定律， 测量两接触面间的动摩擦因数测量两接触面间的动摩擦因数 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 【例例3】某某同学用图所示的装置来验证同学用图所示的装置来验证 加速度和质量成反比。在自制的双层加速度和质量成反比。在自制的双层 架子上固定平板玻璃，架子放在水平架子上固定平板玻璃，架子放在水平 桌面上。连接小车的细绳跨过定滑轮桌面上。连接小车的细绳

20、跨过定滑轮 与小桶相连。实验步骤如下：与小桶相连。实验步骤如下： 在两个小桶中装入适量细沙，并使两桶质量在两个小桶中装入适量细沙，并使两桶质量(含沙子含沙子)相同；相同； 两车紧靠架子左边的挡板，在乙车上放一个砝码，同时释放两车紧靠架子左边的挡板，在乙车上放一个砝码，同时释放 两车，当车运动一段时间后，用手机对整个装置进行拍照。在两车，当车运动一段时间后，用手机对整个装置进行拍照。在 照片上，通过装置上的刻度尺，测出甲、乙两车运动距离照片上，通过装置上的刻度尺，测出甲、乙两车运动距离s1、s2； 在乙车上逐渐增加砝码个数，重复步骤在乙车上逐渐增加砝码个数，重复步骤。 (1)本实验的原理是通过验

21、证小车发生的位移与小车的质量成本实验的原理是通过验证小车发生的位移与小车的质量成 _，来验证合外力一定时加速度与质量成反比。，来验证合外力一定时加速度与质量成反比。 (2)实验前，该同学将装置的左端适当垫高了一些，目的是实验前，该同学将装置的左端适当垫高了一些，目的是 _。实验过程中。实验过程中_(填填“甲甲”或或“乙乙”)车车 受到的拉力更接近沙桶受到的拉力更接近沙桶(含沙子含沙子)的重力。的重力。 反比反比 平衡摩擦力平衡摩擦力乙乙 甲车甲车 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 3如如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他 在气垫

22、导轨上安装了一个光电门在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑块上固定一遮光条，在滑块上固定一遮光条， 滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连(力传力传 感器可测得细线上感器可测得细线上 的拉力大小的拉力大小)，力传，力传 感器下方悬挂钩码，感器下方悬挂钩码， 每次滑块都从每次滑块都从A处处 由静止释放由静止释放. (1)该同学用游标卡尺该同学用游标卡尺 测量遮光条的宽度测量遮光条的宽度d， 如图乙所示，则如图乙所示，则 d_mm。 (2)下列不必要的一项实验要求是下列不必要的一项实验要求是_(填正确答案标号填正确答案标号)。 A应使应使A

23、位置与光电门间的距离适当大些位置与光电门间的距离适当大些 B应将气垫导轨调节水平应将气垫导轨调节水平 C应使细线与气垫导轨平行应使细线与气垫导轨平行 D应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 2.25 D 要点整合要点整合热点聚焦热点聚焦 3如如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他 在气垫导轨上安装了一个光电门在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑块上固定一遮光条，在滑块上固定一遮光条， 滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连(力传力传 感器可测得细线上感器可测得细线上 的拉力大小的拉力大小)，力传，力传 感器下方悬挂钩码，感器下方悬挂钩码， 每次滑块都从每次滑块都从A处处 由静止