（新課標(biāo)）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律課件.ppt

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1、實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律,一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二 實(shí)驗(yàn)原理,三 實(shí)驗(yàn)器材,基礎(chǔ)過關(guān),四 數(shù)據(jù)步驟,五 數(shù)據(jù)處理,六 注意事項(xiàng),七 誤差分析,考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作,考點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析,考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)拓展和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,考點(diǎn)突破,基礎(chǔ)過關(guān),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律。 2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。 3.掌握靈活運(yùn)用圖像處理問題的方法。,二、實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖所示:,1.保持質(zhì)量不變,探究加速度跟物體受力的關(guān)系。 2.保持物體所受的力不變,探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系。 3.作出a-F圖像和a-圖像,確定其關(guān)系。 三、實(shí)驗(yàn)器材 小車、砝碼、小盤、細(xì)繩、一端附有

2、定滑輪的長木板、薄木塊、打點(diǎn)計(jì)時器、低壓交流電源、導(dǎo)線、紙帶、復(fù)寫紙、天平、刻度尺。,四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.測量:用天平測量小盤和砝碼的總質(zhì)量m和小車的質(zhì)量m。 2.安裝:按照實(shí)驗(yàn)裝置圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車牽引力)。 3.平衡摩擦力:在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一薄木塊,使小車在不掛砝碼和小盤的情況下能勻速下滑。,4.實(shí)驗(yàn)操作 (1)將小盤通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上,小車停在打點(diǎn)計(jì)時器處,先接通電源后放開小車,打出一條紙帶,取下紙帶編號碼。并計(jì)算出小盤和砝碼的總重力,即小車所受的合外力。 (2)保持小車的質(zhì)量m不變,改變砝碼和小盤的總質(zhì)量m,重復(fù)步

3、驟(1)。 (3)在每條紙帶上選取一段比較理想的部分,測加速度a。 (4)描點(diǎn)作圖,作a-F圖像。 (5)保持砝碼和小盤的總質(zhì)量m不變,改變小車質(zhì)量m,重復(fù)步驟(1)和(3),,作a-圖像。,五、數(shù)據(jù)處理 1.計(jì)算小車的加速度時,可使用“研究勻變速直線運(yùn)動”的方法。利用打出的紙帶,采用逐差法求加速度。 2.作a-F圖像、a-圖像找關(guān)系。 六、注意事項(xiàng) 1.在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,要讓小車拖著紙帶運(yùn)動。,2.實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù),即整個實(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。 3

4、.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。 4.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時器,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。,5.作圖像時,要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能均勻分布在所作直線兩側(cè)。 6.作圖時兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng),各量須采用國際單位制中的單位。這樣作圖線時,坐標(biāo)點(diǎn)間距不會過密,誤差會小些。 7.為提高測量精度 (1)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn),在后邊便于測量的地方找一個起點(diǎn)。 (2)可以把每打五次點(diǎn)的時間作為時間單位,即

5、從開始點(diǎn)起,每五個點(diǎn)標(biāo)出一個計(jì)數(shù)點(diǎn),而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T=0.1 s。,七、誤差分析 1.質(zhì)量的測量誤差,紙帶上打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)間隔距離的測量誤差,細(xì)繩或紙帶不與木板平行等都會造成誤差。 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,誤差就越小。 3.平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差:在平衡摩擦力時,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)計(jì)時器),勻速運(yùn)動的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶上各點(diǎn)的

6、距離相等。,考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作,考點(diǎn)突破,例1某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖(a)所示的裝置探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系。 (a),(1)下列做法正確的是(選填字母代號)。 A.調(diào)節(jié)滑輪的高度,使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行 B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時,將裝有砝碼的砝碼桶通過細(xì)繩繞過定滑輪拴在木塊上 C.實(shí)驗(yàn)時,先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源 D.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時,不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度 (2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力,應(yīng)滿足的條件是:砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”

7、或“近似等于”)木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量。,(3)甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室,各取一套圖示的裝置放在水平桌面上,木塊上均不放砝碼,在沒有平衡摩擦力的情況下,研究加速度a與拉力F的關(guān)系,分別得到圖(b)中甲、乙兩條直線。設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙,甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為甲、乙,由圖可知,m甲m乙,甲乙。(均選填“大于”“小于”或“等于”),(b),答案(1)AD(2)遠(yuǎn)小于(3)小于大于 解析(1)實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩要與長木板保持平行,A項(xiàng)正確;平衡摩擦力時,不應(yīng)該將裝有砝碼的砝碼桶通過細(xì)繩繞過定滑輪拴在木塊上,B項(xiàng)錯誤;實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通電源再放開木塊,C項(xiàng)錯誤;平衡摩擦力后,改

8、變木塊上的砝碼的質(zhì)量后不需要再重新平衡摩擦力,D項(xiàng)正確。 (2)設(shè)木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量為M,砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量為m,則細(xì)繩上的拉力為F=Ma=M=mg,可見,當(dāng)砝碼桶和桶內(nèi)砝碼 的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量M時,可得Fmg。,(3)不平衡摩擦力時,有F-mg=ma,則a=-g,a-F圖線的斜率大,對應(yīng)的 木塊質(zhì)量小,圖線縱軸截距絕對值大,對應(yīng)的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)大,因此m甲乙。,變式1(2019河北石家莊期末)在探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系活動中,某小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。圖中上下兩層水平軌道表面光滑,兩小車前端系上細(xì)線,細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤,兩

9、小車后端的細(xì)線連到控制裝置上,實(shí)驗(yàn)時通過控制裝置使兩小車同時開始運(yùn)動,然后同時停止。,甲,(1)在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時,應(yīng)調(diào)整滑輪的高度,使;在實(shí)驗(yàn)時,為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量小車的 質(zhì)量(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“等于”)。 (2)本實(shí)驗(yàn)通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小,能這樣比較是因?yàn)? 。 (3)小車、的質(zhì)量均為200 g。實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)如下表所示:,在第1次實(shí)驗(yàn)中,小車從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的位移如圖乙所示,請將測量結(jié)果填到表中空格處。通過分析,可知表中第次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在明顯錯誤,應(yīng)舍棄。 乙,

10、答案(1)細(xì)線與軌道平行遠(yuǎn)小于 (2)兩小車都從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動,且運(yùn)動時間相等 (3)23.36(23.3423.38均對)3 解析(1)安裝實(shí)驗(yàn)裝置時,應(yīng)調(diào)整滑輪高度,使拉小車的細(xì)線與軌道平行。只有在砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時,才能認(rèn)為砝碼盤和砝碼的總重力近似等于細(xì)線拉小車的力。 (2)對初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式有x=at2,運(yùn)動時 間相等時有=。,(3)由題圖乙可知刻度尺的分度值是1 mm,讀數(shù)時要估讀到分度值的下一位,則測量結(jié)果為23.86 cm-0.50 cm=23.36 cm。 當(dāng)小車質(zhì)量一定時,小車的加速度與合外力成正比;本題中兩小車均做初速

11、度為零的勻加速直線運(yùn)動,且運(yùn)動時間相等,所以兩小車的位移之比等于加速度之比。由此可知,小車所受的拉力之比應(yīng)該近似等于位移之比,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn),第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在明顯錯誤,應(yīng)舍棄。,考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析 例2(2016課標(biāo),23,10分)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外力之間的關(guān)系。圖中,置于實(shí)驗(yàn)臺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,每個質(zhì)量均為 0.010 kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下:,圖(a),(1)將5個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

12、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)個鉤碼掛在輕繩右端,其余N-n個鉤碼仍留在小車內(nèi);用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車,同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s,繪制s-t圖像,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。 (3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表。n=2時的s-t圖像如圖(b)所示;由圖(b) 求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字),將結(jié)果填入下表。,(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圖像。從圖像可以看出:當(dāng)物體質(zhì)量一定時,物體的加速度與其所受的合外力成正比。,圖(b),圖(c),(5)利用a-n圖像求得小

13、車(空載)的質(zhì)量為kg(保留2位有效數(shù) 字,重力加速度取g=9.8 ms-2)。 (6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1),下列說法正確的是(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號)。 A.a-n圖線不再是直線 B.a-n圖線仍是直線,但該直線不過原點(diǎn) C.a-n圖線仍是直線,但該直線的斜率變大,答案(3)0.39(在0.370.49范圍內(nèi)均可) (4)如圖所示 (5)0.45(在0.430.47范圍內(nèi)均可) (6)BC,解析(3)由s=at2得a=,在s-t圖像中找一點(diǎn)坐標(biāo),代入公式即可求出a。 (5)對小車和鉤碼組成的系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律,有nmg=(M+Nm)a,則a==,a-n圖線的斜率k=,從而可解

14、出M。 (6)對于已平衡摩擦力的情況,對整體應(yīng)用牛頓第二定律,有nmg=(M+Nm)a,則a=n;對于木板水平的情況,對整體應(yīng)用牛頓第二定律,有 nmg-M+(N-n)mg=(M+Nm)a,整理得a=n-g,比較可見, B、C均正確。,變式2某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示裝置“探究加速度與物體受力的關(guān)系”,已知小車的質(zhì)量為M,單個鉤碼的質(zhì)量為m,打點(diǎn)計(jì)時器所接的交流電源的頻率為50 Hz,動滑輪質(zhì)量不計(jì)。實(shí)驗(yàn)步驟如下:,甲,乙,按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,其中與定滑輪及彈簧測力計(jì)相連的細(xì)線豎直; 調(diào)節(jié)長木板的傾角,輕推小車后,使小車能沿長木板向下勻速運(yùn)動;,掛上鉤碼,接通電源后,再放開小車,打出一條紙帶

15、,由紙帶求出小車的加 速度; 改變鉤碼的數(shù)量,重復(fù)步驟,求得小車在不同合力作用下的加速度。 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)過程,回答以下問題: (1)對于上述實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是。(填選項(xiàng)前的字母) A.鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 B.實(shí)驗(yàn)過程中鉤碼處于超重狀態(tài) C.與小車相連的細(xì)線與長木板一定要平行 D.彈簧測力計(jì)的讀數(shù)應(yīng)為鉤碼重力的一半,(2)實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖乙所示,圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)未畫出,由該紙帶可求得小車的加速度a=m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。若交流電的實(shí)際頻率高于50 Hz,則上述計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值相比較(填“偏大”“偏小”或“相同”)。 (3)由本實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)作出小車的

16、加速度a與彈簧測力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系圖像,與本實(shí)驗(yàn)相符合的是。,答案(1)C(2)0.88偏小(3)A 解析(1)由題圖甲可知,實(shí)驗(yàn)裝置中有彈簧測力計(jì),細(xì)線的拉力可以通過彈簧測力計(jì)讀出,不需要鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,故A項(xiàng)錯誤;實(shí)驗(yàn)過程中,鉤碼向下加速運(yùn)動,處于失重狀態(tài),故B項(xiàng)錯誤;與小車相連的細(xì)線與長木板一定要平行,保證拉力沿著木板方向,故C項(xiàng)正確;實(shí)驗(yàn)過程中,鉤碼向下加速運(yùn)動,處于失重狀態(tài),故彈簧測力計(jì)的讀數(shù)小于鉤碼總重力的一半,D項(xiàng)錯誤。,(2)設(shè)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為x1、x2、x3、x4,相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔T=0.1 s,由x=aT2得a==0.88 m/s2。如果在

17、某次 實(shí)驗(yàn)中,實(shí)際所用的交流電的頻率高于50 Hz,那么實(shí)際打點(diǎn)周期變小,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際值相比是偏小的。 (3)由題意可知,小車的加速度a與彈簧測力計(jì)的示數(shù)F應(yīng)成正比,即a-F圖線為過原點(diǎn)的一條傾斜直線,故A符合。,考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,例3某同學(xué)利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖,如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g,實(shí)驗(yàn)時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪,小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到。回答下列問題:,(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果,小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成(填“線性”或“非線性”)關(guān)系。 (2)

18、由圖乙可知,a-m圖線不經(jīng)過原點(diǎn),可能的原因是。 (3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下,小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論,并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力,則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是,鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是。,答案(1)非線性(2)存在摩擦力(3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量 解析(1)根據(jù)題圖乙坐標(biāo)系中給出的數(shù)據(jù)連線,可知小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系。 (2)根據(jù)題圖乙可知,a-m圖線不經(jīng)過原點(diǎn),可能的原因是未平衡摩擦力或傾角過小,沒有完全平衡摩擦力。 (3)在實(shí)驗(yàn)中要求“直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力”需要滿足

19、兩個條件:平衡摩擦力;鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量。,變式3(2019湖北黃石大冶一中期中)某同學(xué)利用如圖甲所示裝置探究加速度與合外力的關(guān)系。利用力傳感器測量細(xì)線上的拉力。按照如下步驟操作: 甲,安裝好打點(diǎn)計(jì)時器和紙帶,調(diào)整長木板的傾斜程度,平衡小車所受的摩擦力; 小車與細(xì)線相連,細(xì)線通過長木板一端光滑的定滑輪和動滑輪,與力傳感器相連,動滑輪上掛上一定質(zhì)量的鉤碼,將小車?yán)娇拷螯c(diǎn)計(jì)時器的一端; 打開力傳感器并接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源(頻率為50 Hz的交流電源); 釋放小車,使小車在長木板上做勻加速直線運(yùn)動; 關(guān)閉傳感器,記錄下力傳感器的示數(shù)F,通過分析紙

20、帶得到小車的加 速度a；,改變鉤碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟; 作出a-F圖像,得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 (1)本實(shí)驗(yàn)在操作中是否需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量?(選填“需要”或“不需要”);某次釋放小車后,力傳感器的示數(shù)為F,通過天平測得小車的質(zhì)量為M,動滑輪和鉤碼的總質(zhì)量為m,不計(jì)滑輪的摩擦,則小車的加速度理論上應(yīng)等于。 A.B.C.D.,(2)如圖乙所示是某次實(shí)驗(yàn)測得的紙帶的一段,可以判斷紙帶的(填“左”或“右”)端與小車連接;在打點(diǎn)計(jì)時器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)6時,鉤碼的瞬時速度大小為m/s(保留兩位有效數(shù)字)。 乙,答案(1)不需要B(2)左0.75 解析(1)本實(shí)驗(yàn)利用力傳感器

21、測量細(xì)線上的拉力,不需要用鉤碼的重力代替,所以不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。小車的加速度大小等于它所受的合外力與質(zhì)量的比值,故a=,B正確。 (2)紙帶右側(cè)兩點(diǎn)間的距離越來越大,故紙帶左端與小車相連。打點(diǎn)計(jì)時器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)6時小車的瞬時速度為打點(diǎn)計(jì)時器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)7過程小車的平均速度,故v= m/s=0.75 m/s。,1.某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)。已知打點(diǎn)計(jì)時器所用電源的頻率為50 Hz,物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖(b)所示,圖中標(biāo)出了五個連續(xù)點(diǎn)之間的距離。,(1)物塊下滑時的加速度a=m/s2,打C點(diǎn)時物塊的速度v=m/s

22、; (2)已知重力加速度大小為g,為求出動摩擦因數(shù),還必須測量的物理量是(填正確答案標(biāo)號)。 A.物塊的質(zhì)量B.斜面的高度C.斜面的傾角,答案(1)3.251.79(2)C 解析(1)a==3.25 m/s2 vC==1.79 m/s (2)因?yàn)閍==g sin -g cos 所以= 欲求出還需知道斜面傾角,故選C項(xiàng)。,2.如圖所示為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,實(shí)驗(yàn)步驟如下: 用天平測量物塊和遮光條的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m;用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d=0.950 cm;用米尺測量兩光電門之間的距離s; 調(diào)整輕滑輪,使細(xì)線水平; 讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字毫

23、秒計(jì)分別測出遮光條經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間tA和tB,求出加速度a; 多次重復(fù)步驟,求a的平均值; 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出物塊與水平桌面間動摩擦因數(shù)。,,回答下列問題: (1)物塊的加速度a可用d、s、tA和tB表示為a=; (2)動摩擦因數(shù)可用M、m、和重力加速度g表示為=; (3)如果滑輪略向下傾斜,使細(xì)線沒有完全調(diào)節(jié)水平,由此測得的(填“偏大”或“偏小”);這一誤差屬于(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。,答案(1)(2) (3)偏大系統(tǒng)誤差,解析(1)根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度知,物塊通過光電門的速度vA=,vB=,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式得,a== 。,(2)對物塊和重物組成的系

24、統(tǒng)研究,根據(jù)牛頓第二定律得,a=,解 得動摩擦因數(shù)=。 (3)如果滑輪略向下傾斜,使細(xì)線沒有完全調(diào)節(jié)水平,則物塊對接觸面的 正壓力測量值偏小,測得的加速度偏小,根據(jù)動摩擦因數(shù)的表達(dá)式知,動摩擦因數(shù)測量值偏大,該誤差屬于系統(tǒng)誤差。,3.在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時,采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示,盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶上由打點(diǎn)計(jì)時器打出的點(diǎn)計(jì)算出: (1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足時,才可以認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力。,(2)一組同學(xué)在保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定的情況下,探究加速度與小車質(zhì)量的關(guān)系,以下做

25、法正確的是。 A.平衡摩擦力時,應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)線繞過定滑輪系在小車上 B.每次改變小車的質(zhì)量時,不需要重新平衡摩擦力 C.實(shí)驗(yàn)時,先放開小車,再接通打點(diǎn)計(jì)時器電源 D.小車運(yùn)動的加速度可用天平測出m和M,直接用公式a=求出 (3)在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定,探究加速度與所受合外力的關(guān)系時,由于平衡摩擦力時操作不當(dāng),兩位同學(xué)得到的a-F關(guān)系分別如圖,甲、乙所示(a是小車的加速度,F是細(xì)線作用于小車的拉力)。 其原因分別是: 甲圖:; 乙圖:。,答案(1)mM(2)B(3)木板的傾角過大沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 解析(1)對盤及盤中砝碼有mg-F=ma;對小車有F=Ma,聯(lián)立可

26、得a=,F=mg,只有當(dāng)mM時,才可認(rèn)為Fmg。 (2)平衡摩擦力時,先去掉盤、盤中砝碼和細(xì)線,只讓小車在重力沿斜面方向的分力作用下運(yùn)動,當(dāng)小車能勻速運(yùn)動時,重力沿斜面方向的分力和摩擦力平衡,A錯誤;調(diào)好后,當(dāng)再次改變小車質(zhì)量時,無需再平衡摩擦,力,B正確;實(shí)驗(yàn)時,要先接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源,使打點(diǎn)計(jì)時器正常工作,再釋放小車,C錯誤;小車的加速度是通過處理紙帶確定的,D錯誤。 (3)由甲圖可看出F=0時,a0,說明木板的傾角過大,重力沿斜面方向的 分力大于摩擦力。由乙圖可看出,只有當(dāng)F達(dá)到一定值時,才會有加速度,說明平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。,4.(2018課標(biāo),23,9分)某同學(xué)用圖(a)

27、所示的裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)?？邕^光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧測力計(jì)相連,滑輪和木塊間的細(xì)線保持水平,在木塊上方放置砝碼。緩慢向左拉動水平放置的木板,當(dāng)木塊和砝碼相對桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動時,彈簧測力計(jì)的示數(shù)即木塊受到的滑動摩擦力的大小。某次實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在下表中給出,其中f4的值可從圖(b)中彈簧測力計(jì)的示數(shù)讀出。,圖(a) 圖(b) 圖(c),回答下列問題: (1)f4=N; (2)在圖(c)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫出的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪出f-m圖線; (3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動摩擦因數(shù)及重力加速度大小g之間的關(guān)系式為f=,f-m圖線(直線

28、)的斜率的表達(dá)式為k=; (4)取g=9.80 m/s2,由繪出的f-m圖線求得=。(保留2位有效數(shù)字),答案(1)2.75(2)如圖所示 (3)(M+m)gg(4)0.40 解析本題考查物體的平衡、滑動摩擦力的計(jì)算及分析圖像的能力。,(1)由圖可知彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為2.75 N。 (2)畫圖線時應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在線上,不在線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在線的兩側(cè)。 (3)以木塊和砝碼為研究對象,整體水平方向受木板的滑動摩擦力和細(xì)線的拉力,f=(M+m)g,整理得f=mg+Mg,故f-m圖線的斜率k=g。 (4)由圖知k=3.9 N/kg,故==0.40。,5.如圖甲所示,裝有兩個光電門的木板固定在水

29、平桌面上,帶有窄遮光片(寬度為d)的滑塊被一端固定的彈簧經(jīng)壓縮后彈開,依次經(jīng)過兩光電門。光電門有兩種計(jì)時功能,既可以記錄遮光片到達(dá)兩光電門的時間差t,又可以分別記錄遮光片在兩光電門處的遮光時間tA和tB。(在本題各次實(shí)驗(yàn)中,滑塊運(yùn)動到A前已脫離彈簧),甲,乙,(1)遮光片經(jīng)過光電門A時的速度大小為。(選用d、t、tA或tB表示) (2)利用實(shí)驗(yàn)中測出的d、tA、tB和A、B間距s,寫出滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)表達(dá)式=。(重力加速度為g) (3)將光電門A固定,調(diào)節(jié)B的位置,每次都使滑塊將彈簧壓縮到同一位置O后由靜止釋放,記錄各次t值并測量A、B間距s,作出-t關(guān)系圖線,如圖 乙所示,該圖線縱軸

30、截距的物理意義是 ,利用該圖線可以求得滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為=。(重力加速度g=9.8 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),答案(1)(2) (3)遮光片經(jīng)過光電門A時的速度0.24(0.230.25均可),解析(1)利用遮光片通過光電門的平均速度代替瞬時速度,可得遮光片經(jīng)過光電門A時的速度大小為vA=,遮光片經(jīng)過光電門B時的速度 大小vB=。 (2)遮光片隨滑塊從光電門A運(yùn)動到光電門B做勻減速直線運(yùn)動,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律有2as=-=-,根據(jù)牛頓第二定律有a=,-g,聯(lián)立解得=。,(3)由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律有s=vAt+at2,變形得到=vA+at,所以-t圖像 中,圖線的縱軸截距表示vA,即遮光片經(jīng)過光電門A時的速度,斜率表示 a=-g,解得=0.24。,