版物理一轮精品复习学案实验四 验证牛顿运动定律必修1.docx

1、版物理一轮精品复习学案实验四 验证牛顿运动定律必修1实验四 验证牛顿运动定律【考纲知识梳理】一、实验目的验证牛顿定律二、实验原理1如图所示装置，保持小车质量M不变，改变小桶内砂的质量m，从而改变细线对小车的牵引力F(当mM时，F=mg近似v成立)，测出小车的对应加速度a,由多组a、F数据作出加速度和力的关系a-F图线，验证加速度是否与外力成正比。2保持小桶和砂的质量不变， 在小车上加减砝码, 改变小车的质量M，测出小车的对应加速度a, 由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的关系a-M-1图线, 验证加速度是否与质量成反比。 三、实验器材 小车，砝码，小桶，砂, 细线，附有定滑轮的长木板,垫块，

2、打点计时器，低压交流电源, 导线两根, 纸带,托盘天平及砝码，米尺。【要点名师精解】一、实验步骤1用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和m ，把数据记录下来。2按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。3平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。4在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量M和m记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号.5.保持小车

3、的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验。6.算出每条纸带对应的加速度的值。7.用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即砂和桶的总重力(m+m)g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。8.保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数 ,在坐标平面上根据实验v结果描出相应的点并作图线，若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。 【例1】在

4、探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中，实验装置如图乙所示：一木块放在水平光滑长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，重物的质量为m .木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动.图甲给出了打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，它们之间的距离分别为S1、S2 、S3、S4、S5、S6，打点计时器所用交流电周期为T0. 根据给以上数据求：（1）木块的加速度a= .（2）细线对木块的拉力T= .（3）为了减少误差,你认为应采取什么措施?答案：，v 木块的质量应远大于重物的质量 ；实验前将木板右端稍垫高，直至木块在细线未挂上

5、重物时能沿木板匀速下滑 。二、注意事项1砂和小桶的总质量v不要超过小车和砝码的总质量的1/10。2在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源。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的重力沿斜面向下的分力平衡。3作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但如遇个别特别偏离的点可舍去。【例2】在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出： (1)当M与m的大

6、小关系满足时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。 （2）一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定,探究做加速度与质量的关系,以下做法错误的是:( ) A平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码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，再接通打点计时器电源 D小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M，直接用公式 amg/M求出。（3）在保持小车及车中的砝码质量质量M一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，二位同学得到的aF关系 分别如下图C、D所示(a是小车的加速度.F是细线作用于小车的拉力)。其原因分别是：

7、 C图： ，D图： 。答案：mm造成的。4.（09江苏物理11）（10分）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=_m/s2.（结果保留两位有效数字）（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.784

8、0.980加速度a（ms-2）0.691.181.662.182.70请根据实验数据作出a-F的关系图像.（3）根据提供的试验数据作出的-F图线不通过原点，请说明主要原因。答案： (1) 0.16 (0.15也算对) ；（2）（见图）；（3）未计入砝码盘的重力。解析：（1）处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式，关键弄清公式中各个量的物理意义，为连续相等时间内的位移差，t为连需相等的时间间隔，如果每5个点取一个点，则连续两点的时间间隔为t=0.1s，（3.68-3.52）m，带入可得加速度=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度=0.15m/s2.（2）

9、根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，使图线倾斜程度太小也不能太大，以与水平方向夹角45左右为宜。由此确定F的范围从0设置到1N较合适，而a则从0到3m/s2较合适。设好刻度，根据数据确定个点的位置，将个点用一条直线连起来，延长交与坐标轴某一点。如图所示。（3）处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义，能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。与纵坐标相交而不过原点，该交点说明当不挂砝码时，小车仍由加速度，即绳对小车仍有拉力，从此拉力的来源考虑很容易得到答案，是因为砝码盘的重力，而在（2）问的图表中只给出了砝码的总重力，而没有考虑砝码盘的重力。5.（08年重庆卷）某实验小

10、组拟用如图1所示装置研究滑块的运动.实验器材有滑块、钩码、纸带、米尺、带滑轮的木板，以及由漏斗和细线组成的单摆等.实验中，滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向摆动，漏斗漏出的有色液体在纸带带下留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置.在图2中，从 纸带可看出滑块的加速度和速度方向一致.用该方法测量滑块加速度的误差主要来源有： 、 （写出2个即可）.答案： B 摆长测量、漏斗重心变化、液体痕迹偏粗、阻力变化解析：本题考查匀加速运动和单摆的运动， 本题中等难度题目。要使速度和加速度方向相同，则只有B，因为B中相等时间内纸带运动的距离越来越大。用该方法测量加速度的误差主要

11、来源有：摆长的测量。漏斗重心的变化，液体痕迹偏粗、阻力变化等。【考点精题精练】1、 小汽车正在走进我们的家庭，你对汽车了解多少？一辆汽车性能的优劣，其油耗标准非常重要而影响汽车油耗标准最主要的因素是其在行进中所受到的空气阻力人们发现汽车在高速行驶中所受到的空气阻力f（也称风阻）主要与两个因素有关：汽车正面垂直投影面积S； 汽车行驶速度v研究人员在风洞实验室中,控制一定条件,通过模拟实验得到下表所列数据： 203040506020206464824129118602525858010321614232430309696123919362788353618121445225832524041292

12、8165225813717（1）由上表数据可得汽车风阻f 与汽车正面垂直投影面积S 及汽车行驶速度v 的关系式为 f = （比例系数要求用K表示）（2）据推理或猜测，K的大小可能与 等因素有（写出一条即可）答案：f=KSv2 (3分) 与空气密度 、车的外形、车表面光滑情况等因素有关(3分) 2.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数实验装置如下，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，

13、在纸带上打出一系列小点上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示根据图中数据计算的加速度a （保留三位有效数字）回答下列两个问题：为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有 （填入所选物理量前的字母）A木板的长度l B木板的质量m1 C滑块的质量m2 D托盘和砝码的总质量m3 E滑块运动的时间t测量中所选定的物理量时需要的实验器材是 滑块与木板间的动摩擦因数 （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）与真实值相比，测量的动摩擦因数 （填“偏大”或“偏小” ）写出支持你的看法的一个论据： 答

14、案： 0.4950.497m/s2 C D 天平 m3g-(m2+m3)a/(m2g) ， 偏大 ，纸带与限位孔间有摩擦3.如图乙同种材料两木板通过一小段圆弧连接成一个斜面和水平面部分，现要测量正方体小铁块A、B和这木板间的动摩擦因数，利用了如下器材和方法：（水平部分足够长，重力加速度为g）（1）用 20 个等分刻度的游标卡尺测定小铁块A的边长d如图丙，测得长度为d cm （2）若用螺旋测微器测长15.033mm铁块B的长度，请在图中标出各小方块中对应的螺旋测微器上的刻度值：光电计时器是一种研究物体运动的常用计时器，其结构如图甲所示，a、b 分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从 a、b

15、 间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间从而可以算得物体的速度。 （3）将斜面体置于水平桌面上，斜面顶端 P 悬挂一铅垂线，Q 为锥尖与桌面的接触点，1和 2 是固定在斜面上的两个光电门（与之连接的电路未画出），让小铁块A由P点沿斜面滑下，小铁块通过光电门 1、2 的时间分别为t1、t2，用米尺测得 l、2 之间的距离为 L， 则小铁块下滑过程中的加速度 a = ； 再利用米尺测出 、 ，就可以测得动摩擦因数 （4）若再测铁块B和板间动摩擦因数 时，光电计时器出现故障不能使用，现只利用米尺完成实验，若已测得PQ高为h，则只需要再测 。（要求只能再测一个物理量）测得的动摩擦因数_（用已知量和测定的物理量所对应的字母表示）答案：（1）2.020cm (2)15、0、5 （3） ；测出PQ的距离h及斜面部分长。 （4）让滑块从斜面上的P点由静止滑下，最后停在C点，用米尺量出QC长度x；uh/x