高三物理复习实验四验证牛顿第二定律

1/28基础自主梳理2/28基础自主梳理3/28基础自主梳理4/28基础自主梳理5/28基础自主梳理6/28基础自主梳理7/28基础自主梳理8/28精典考题例析例1(·乐山市第一次诊疗性测试)某试验小组利用图示装置探究加速度与力、质量关系．(1)(多项选择)以下做法正确是______(填字母代号)．A．调整滑轮高度，使牵引木块细绳与长木板保持平行B．在调整木板倾斜度平衡木块受到滑动摩擦力时，将装有砝码砝码桶经过定滑轮拴在木块上C．试验时，先放开木块再接通打点计时器电源D．经过增减木块上砝码改变质量时，不需要重新调整木板倾斜度9/28精典考题例析10/28精典考题例析11/28精典考题例析例2某同学设计了如图所表示装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间动摩擦因数μ.滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码总质量为m.试验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2.(1)为测量滑块加速度a，须测出它在A、B间运动________与________，计算a运动学公式是________；12/28精典考题例析(2)依据牛顿运动定律得到a与m关系为a＝m－μg他想经过屡次改变m，测出对应a值，并利用上式来计算μ.若要求a是m一次函数，必须使上式中________保持不变，试验中应将从托盘中取出砝码置于________；(3)试验得到a与m关系如图所表示，由此可知μ＝______(取两位有效数字)．13/28精典考题例析

解析：(1)滑块从A到B做初速度为零匀加速直线运动，由运动学公式可得x＝1/2at2，a＝2x/t2，需要利用米尺测量滑块从A到B位移x，利用秒表测时间t.(2)利用整体法，以滑块、砝码和托盘为系统，受力分析，由牛顿第二定律可得mg－μ(M＋m′)g＝(M＋m′＋m)a，a＝(1+μ)g/[M+(m'+m)]m－μg，欲让a是m一次函数，则(1+μ)g/[M+(m'+m)]不变，即在做试验时，确保m′＋m不变，即从托盘中取出砝码放到滑块上．(3)在图中直线上取两个点，可得两个方程0.23＝k×0.064－gμ，0.39＝k×0.068－gμ，解得μ＝0.23.答案：(1)位移时间a＝(2)m＋m′滑块上(3)0.23(0.21～0.25)14/28速效提升训练1．(·泰安市期中教学测验)如图所表示试验装置能够验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子，沙桶总质量(包含桶以及桶内沙子质量)记为m，小车总质量(包含小车、盒子及盒内沙子质量)记为M.15/28速效提升训练(1)验证在质量不变情况F，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并统计沙桶总重力mg，将该力视为合外力F，对应加速度a则从打下纸带上计算得出．屡次改变合外力F大小，每次都会得到一个对应加速度．此次试验中，桶内沙子取自小车中，故系统总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象，图象是一条过原点直线．①a－F图线斜率物理意义是________．②你认为把沙桶总重力mg当做合外力F是否合理？答：________．(填“合理”或“不合理”)③此次试验中，是否应该满足M≥m这么条件？答：________(填“是”或“否”)；理由是________________________________________________________________________________.(2)验证在合外力不变情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量关系．此次试验中，桶内沙子总质量不变，故系统所受合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，应该以________倒数为横轴．16/28速效提升训练解析：(1)将车内沙子转移到桶中，就确保了M＋m不变，即系统总质量不变，研究对象是整个系统，a＝F合/(M+m)＝mg/(M+m)，可见a-F图线斜率物理意义是1/(M+m），系统所受合外力就等于所悬挂沙桶总重力mg，无须满足M≫m这么条件．(2)向盒子内添加或去掉部分沙子，是改变系统总质量M＋m，而系统合外力仍等于所悬挂沙桶总重力mg，确保了合外力不变．答案：(1)①

②合理③否因为试验研究对象是整个系统，系统受到合外力就等于mg(2)M＋m17/28速效提升训练2．(·昆明市元月教学抽样检验)图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数试验装置示意图．试验步骤以下：(a)①用天平测量物块和遮光片总质量M、重物质量m；用游标卡尺测量遮光片宽度d；用米尺测量两光电门之间距离s；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用时间ΔtA和ΔtB，求出加速度a；④屡次重复步骤③，求a平均值；⑤依据上述试验数据求出动摩擦因数μ.18/28速效提升训练回答以下问题：(1)测量d时，某次游标卡尺(主尺最小分度为1mm)示数如图(b)所表示，其读数为________cm.(b)(2)物块加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a＝________.(3)动摩擦因数μ可用M、m、a和重力加速度g表示为μ＝______________________．(4)假如细线没有调整到水平，由此引发误差属于______________(填“偶然误差”或“系统误差”)．19/28解析：(1)游标卡尺读数为9mm＋12×0.05mm＝9.60mm＝0.960cm.(3)设细线张力为T，对M有T－μMg＝M对m有mg－T＝m联立两式得μ＝(4)细线没有调整到水平，造成张力T不水平，若此时以T水平来分析计算，会造成测量值总是偏大或偏小，这种因为试验操作造成误差，属于系统误差．答案：(1)0.960(2)(3)(4)系统误差20/28速效提升训练21/28速效提升训练22/28速效提升训练23/28速效提升训练4．某同学设计了如图所表示装置来探究加速度与力关系，弹簧秤固定在一个适当木板上，桌面右边缘固定一支表面光滑向笔定滑轮，细绳两端分别与弹簧秤挂钩和矿泉水瓶连接，在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d，开始时将木板置于MN处，现迟缓向瓶中加水，直到木板刚才开始运动为止，记下弹簧示数F0，以此表示滑动摩擦力大小.再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤示灵敏F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处时间t.24/28速效提升训练(1)木板加速度能够用d、t表示为a＝________；为了减小测量加速度偶然误差，能够采取方法是(一个即可）

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(2)改变瓶中水质量重复试验，确定加速度a与弹簧秤示数F1关系．以下图象能表示该同学试验结果是________．(3)(多项选择)用加水方法改变拉力大小与挂钩码方法相比，它优点是________．a．能够改变滑动摩擦力大小b．能够更方便地获取多组试验数据c.能够比较准确地测出摩擦力大小d．能够取得更大加速度以提升试验精度25/28速效提升训练解析：(1)木板做初速度为零匀加速直线运动，其位移d＝1/2at2，加速度a＝2d/t2，为了减小偶然误差，可屡次测量时间t，取t平均值．(2)F1<F0时，木块不动，加速度为零，a、b项错误．F1>F0时，木板开始运动，但F1并非绳子拉力而是瓶和水总重力，只有当瓶和水质量远小于木板和弹簧秤质量时，F1才能够近似等于绳子拉力，此时a-F1图线为一段倾斜直线，瓶和水质量不远小于木板和弹簧秤