步步高2015一轮讲义实验04验证牛顿第二定律

标准 实验四 探究加速度与力、质量的关系 考纲解读1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律． 基本实验要求 规律方法总结 见实验原理图1．实验原理() (1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系． 保持合外力不变，探究加速度与质量的关(2) 1．注意事项 (1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力 文案． 标准 系．1aaF 确定其关系．－(3)作出图象，－图象和m ．实验器材2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、 导线两根、纸带、天平、米尺． ．实验步骤3m′(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m. 和小车的质量安装：按照如实验原理图所示装置把实验(2)器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在) (即不给小车牵引力小车上平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一(3) 端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑．操作：①小盘通过细绳绕过滑轮系于小车(4) 上，先通电源后放开小车，取下纸带编．m不变，改变砝码和小盘②保持小车的质量m. 的质量′，重复步骤①③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，a. 测加速度Fa ④描点作图，作的图象．－m小 ⑤保持砝码和小盘的质量′不变，改变1am －，重复步骤①和③，作图象．车质量m＝ 时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上， 让小车拉着打点的纸带匀速运动． (2)不重复平衡摩擦力．mm. ?′(3)实验条件：一先一后一按：改变拉力和小车质量(4)每次开始时小车应尽量靠近打点计时后，器，并应先接通电源，后释放小车，且应 在小车到达滑轮前按住小车． 2．误差分析本实验因实验原理不完善引起的误差：(1)gm代替小车的用小盘和砝码的总重力′而实际上小车所受的拉力要小于小拉力， 盘和砝码的总重力．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、(2)纸带和细绳不严计数点间距测量不准确、 格与木板平行都会引起误差． 3．数据处理axaT. ＝及逐差法求(1)利用Δ2Fa根据各组为纵坐标，为横坐标，(2)以如果这些点在一条过原点的直数据描点，Fa 与成正比．线上，说明1a连为纵坐标，为横坐标，描点、以(3)mma与线，如果该线过原点，就能判定 成反比．，即 文案． 标准 考点一 对实验原理与注意事项的考查 例1 (2013·天津·9(2))某实验小组利用图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系． 图1 ①下列做确的是________(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平行 B．在调节木板倾斜度平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 文案． 标准 ②为使砝码桶及桶砝码的总重力在数值上近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“近似等于”) ③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图2所示的装置放在水平桌面上，木块上均不 aF的关系，分别得到图放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度9与拉力mm，甲、乙用的木块与木板中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为、乙甲μμmmμμ(选填________________，间的动摩擦因数分别为、“大，由图可知，乙．甲甲甲乙乙于”、“小于”或“等于”) 图2 解析 ①在探究加速度与力、质量的关系的实验中，平衡摩擦力时木块不通过定滑轮挂砝码桶，而要挂纸带，并且改变质量时不需要重新平衡摩擦力；在实验时应先接通电源再放开木块，故选项A、D均正确，B、C均错误． Mm)为研究对象， 、砝码桶及桶的砝码(设总质量为②选木块和木块上砝码(设总质量为)mgMma )则＝(＋选砝码桶及桶的砝码为研究对象 mgFma ＝则－T 文案． 标准 mg2mgF ＝联立解得：－T mM＋mg2MmgFm ?要使＝ ，需要→0，即T mM＋mFμmgma －③对质量为＝的木块由牛顿第二定律得：1gFμa. ＝即－ m11μgμg. ＞，上式与题图结合可知：＞乙甲 mm乙甲mmμμ 即：＞＜，乙甲甲乙答案 ①AD ②远小于 ③小于 大于 考点二 对实验步骤和数据处理的考查 G、所示的气垫导轨装置进行实验．其中2 为了探究加速度与力的关系，使用如图3例1GGG光电门时，光束被遮为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过、212tt都可以被测量并记录，滑行器同上面固定的一条形挡光片的总质量、Δ挡的时间Δ21MDxm.回答下列问题：，挡光片宽度为，两光电门间距离为 ，牵引砝码的质量为为 图3 (1)实验开始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？ 文案． 标准 答：___________________________________________________________________. Mmm的取值不合适的一个是，改变的值，进行多次实验，以下＝0.4 kg(2)若取________． mm＝．15 g B ＝5 g ．Amm＝．400 g 40 g C．D＝(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，写出该加速度的表达式：ttDx表示、________________.(用Δ) 、Δ、21MM，取下牵引砝码，放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器答案 (1)????DD－????22 ttΔΔ????12at (3)＝数字计时器记录两个光电门的光束被挡的时间Δ相等 (2)D x2 创新实验设计例3 某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，其Mm＝7.8 g214.6 g，砝码盘质量，所使用的实验装置如图4所示．已知小车质量＝0f＝50 Hz.其实验步骤是：打点计时器交流电频率 图4 A．按图中所示安装好实验装置； B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动； 文案． 标准 m； C．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量D．将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得a；小车的加速度 E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复B－D步骤，求得小车在F作用下的加速度．不同合外力 回答下列问题： (1)按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(填“是”或“否”)． a＝________ 所示，由该纸带可求得小车的加速度(2)实验中打出的其中一条纸带如图5m/s. 2 图5 (3)某同学将有