高考物理一轮复习教案：实验二、验证牛顿第二定律.docx

我的偶像是牛顿 物理个性化教案实验二、验证牛顿第二定律一、 实验原理 F合=ma1、M不变，验证F合与a成正比保持小车质量不变，改变小桶内砂的质量，从而改变细线对小车的牵引力，测出小车的对应加速度，作出加速度和力的关系图线，验证加速度是否与外力成正比。2、F合不变，验证a与M成反比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，测出小车的对应加速度，作出加速度和质量倒数的关系图线，验证加速度是否与质量成反比要点一、F牵F合，但是我们用F牵替代F合，一定会有误差，（1） 必须平衡摩擦力 （也叫补偿阻力）（2） 砂和小桶的总质量要远小于小车和砝码的总质量的 mg=M+ma 三、实验器材小车，砝码，小桶，砂，细线，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，托盘天平及砝码，米尺等。实验模型真多变，全靠原理定乾坤！ 11学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司四、实验步骤1.用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木，反复移动垫木的位置，直至小车在斜面上可以保持匀速直线运动状态(也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，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。11（2022·山东日照·三模）某同学利用图甲所示的装置探究“加速度与合外力的关系”，实验操作步骤如下（i）挂上沙桶（含沙砾），改变木板的倾角，使小车拖着纸带沿木板匀速下滑；（ii）取下沙桶，测出沙桶（含沙砾）的质量m，让小车沿木板下滑，测出加速度大小a；（iii）改变沙桶内沙砾的质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得的关系。回答以下问题（1）实验中必要的是_A与小车相连的细线必须与长木板平行B平衡摩擦力时要取下细绳和沙桶C先接通打点计时器的电源再释放小车D电火花打点计时器应选用46V交变电源（2）实验获得多条纸带，其中一条如图乙所示，计数点a、b、c、d、e间均有四个点未画出，电源的频率是50Hz，小车的加速度大小a=_m/s2（保留两位有效数字）。（3）把沙桶（含沙砾）的重力mg作为小车受到的合力F，作出图像，当沙桶（含沙砾）的质量接近小车的质量后，可能会出现图丙中的图线_（选填、或）。12（2022·湖北·荆州中学三模）某研究性学习小组设计了如图甲所示的实验装置，用于“探究质量一定时，加速度a与物体所受合力F的关系”。某次实验中，测得两物块质量分别为、，传感器示数为F，打出的纸带如图乙所示，相邻计时点A、B、C、D、E间距依次为s1、s2、s3、s4，打点计时器打点频率为f，不计滑轮质量及摩擦。   （1）根据实验打出的纸带计算出纸带加速度_（用题中物理量字母表示）；（2）根据图甲所示的试验装置，两物体的质量必须满足_（填“>”“<”或“=”）；（3）实验时，关于实验研究对象的选取下列说法正确的一项是_。A若以为研究对象，受到的合力大小应表示为B若以为研究对象，受到的合力大小应表示为C若以为研究对象，受到的合力大小应表示为D若以为研究对象，受到的合力大小应表示为13（2022·海南·昌江黎族自治县矿区中学三模）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1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，小车的加速度可通过小车拖动的纸带由打点计时器打出的点计算得出：（1）当M与m的大小关系满足_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，探究加速度与质量的关系，以下做法正确的是_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，直接用公式求出（3）在保持小车及车中的砝码质量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，两位同学得到的a-F关系分别如图2中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：C图_，D图_。14（2022·天津市西青区杨柳青第一中学模拟预测）在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：（1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图1所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是：_（选填选项前的字母）。A小车质量相同，钩码质量不同B小车质量不同，钩码质量相同C小车质量不同，钩码质量不同（2）在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。为了简化“力”的测量，如图2所示，下列说法正确的是：_（选填选项前的字母）。A使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力B若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力C无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力D让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力15（2022·天津·模拟预测）某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。下列做法正确的是_（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，将装有砝码的砝码筒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为使砝码及桶内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内砝码的总质量_木块和木块上砝码的总质量（填“远大于”、“远小于”或“近似等于”）甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为、，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为，由图可知，_，_。（填“大于”、“小于”或“等于”）16（2022·湖南·新宁崀山实验学校三模）某同学设计了一个验证加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图甲为实验装置简图。（交流电的频率为50 Hz）（1）图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为_m/s2 。（计算结果保留二位有效数字）（2）保持小车的质量不变，改变桶内砝码的质量，某位同学根据实验数据分别作出了加速度a随合力F的变化图线如图丙所示，图线上部出现了弯曲并偏离原来的直线，其主要原因是_；若从小车中取出砝码放入桶中，并以桶、桶中的砝码、车和车中的砝码整体为研究对象，图线上部_（填“会”或“不会”）弯曲。17（2022·广东·深圳市光明区高级中学模拟预测）某实验小组想通过如下装置测定物块与木板间的动摩擦因数和验证牛顿第二定律。步骤1，平衡摩擦力：不挂钩码时将木板左端抬高，不同高度下轻推物块，通过观察纸带上打出的点确定物块的运动情况。若发现纸带上打出的点间隔越来越大，则应该_（选填“增大”或“减小”）木板左端的高度。当物块匀速运动时固定木板，测得左端距离桌面的高度，木板总长度，则物块与木板间的动摩擦因数为_。（用和表示）步骤2，探究与的关系：保持物块的质量不变，挂上不同钩码（所挂钩码总质量 始终远小于物块质量），计算对应测得纸带的加速度。由于，则物块运动加速度与所挂钩码的质量成正比时即可验证牛顿第二定律。步骤3，探究与的关系：保持所挂钩码的质量不变，改变物块质量，分别计算对应测得纸带的加速度。验证物块运动加速度与物块质量的关系时_（选填“需要”或“不需要”）满足所挂钩码总质量始终远小于物块质量。18（2022·江苏·模拟预测）用如图所示的装置探究加速度与质量的关系，把右端带有滑轮的长木板放在实验桌上，小车的左端连接穿过打点计时器的纸带，右端连接细线，细线绕过定滑轮挂有托盘和砝码，通过垫块调节木板左端高度平衡摩擦力。（1）由于小车所受阻力f的大小难以测量，为了尽量减小实验的误差，需尽可能降低小车所受阻力f的影响，以下采取的措施必要的是_。A适当垫高长木板无滑轮的一端 ，使未挂托盘和砝码时小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑B应使托盘和砝码的总质量m远小于小车（含砝码）的总质量MC定滑轮的轮轴要尽量光滑D改变小车（含砝码）总质量M后，小车对长木板正压力改变，需重新平衡摩擦力（2）实验中保持托盘和砝码的总质量m不变，改变小车（含砝码）的总质量M，进行实验打出纸带，算出相应的加速度a，数据如下表所示，请在图丙中根据描出的点作出图像_；由图像可得出的结论是_。托盘和砝码总质量为20ga/（ms-2）2.401.991.431.251.110.770.620.480.24M/kg0.060.080.120.140.160.240.300.400.8016.6712.508.337.146.254.173.332.501.25（3）某小组在实验中作出图像如图丁所示，图像斜率的物理意义是_ ； 若图像纵截距为b，斜率为k，则托盘和砝码的总质量m=_ （用字母b，k表示）。19（2022·河北邯郸·二模）某小组设计了如图所示装置来验证加速度a与物体所受合外力F的关系。重物A的质量为M，重物A、B用绕过光滑定滑轮的轻绳连接，在B的一边放有6个质量均为m的槽码，此时A、B刚好平衡且保持静止。竖直标尺上固定两个标记C和D，C和D的距离为h。固定重物A在标记C处，现将重物B上面的一个槽码放在重物A上面。（1）由静止释放重物A，用时间传感器记录A由标记C运动到D的时间t，则重物A到达标记D的速度为_；（2）再将重物B上面的槽码移个、3个、4个、5个、6个放在重物A上面。由静止释放重物A，保持每次重物下落的位置不变，重复（1）实验多次，测得多个A由标记C运动到D的时间t，已知当地重力加速度为g，以为纵轴，以_（填“n”“”或“”）为横轴，如果图像是斜率等于_且过原点的直线，则可以得出当物体质量一定时，物体的加速度与合外力成正比。