高考物理第三章 牛顿运动定律 实验四 验证牛顿运动定律.ppt

实验四验证牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律实验基础实验基础热点定位热点定位跟踪训练跟踪训练实验基础实验基础理解落实理解落实 夯基础夯基础 注意事项注意事项1.1.平衡摩擦力平衡摩擦力:在平衡摩擦力时在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,即不即不要给小车加任何牵引力要给小车加任何牵引力,且要让小车拖着纸带匀速运动且要让小车拖着纸带匀速运动.2.2.实验条件实验条件:小车的质量小车的质量M M远大于小盘和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量m.m.3.3.操作要领操作要领:改变拉力和小车质量后改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时每次开始时小车应尽量靠近打点计时器器,并应先接通电源并应先接通电源,再放开小车再放开小车,且应在小车到达定滑轮前按住小车且应在小车到达定滑轮前按住小车.2.2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差细绳不严格与木板平行都会引起误差.热点定位热点定位重点透析重点透析 通热点通热点热点一实验原理与操作热点一实验原理与操作【例【例1 1】某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系.(1)(1)(多选多选)下列做法正确的是下列做法正确的是(填字母代号填字母代号).).A.A.调节滑轮的高度调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行使牵引木块的细绳与长木板保持平行B.B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码盘将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在木块上通过定滑轮拴在木块上C.C.实验时实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源先放开木块再接通打点计时器的电源D.D.通过增减木块上的砝码改变质量时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不需要重新调节木板倾斜度(2)(2)为使砝码盘及盘内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的为使砝码盘及盘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拉力,应满足的条件是砝码盘及盘内砝码的总质量应满足的条件是砝码盘及盘内砝码的总质量(选填选填“远远大于大于”“”“远小于远小于”或或“近似等于近似等于”)木块和木块上砝码的总质量木块和木块上砝码的总质量.(3)(3)由于没有始终满足木块及木块上砝码的质量由于没有始终满足木块及木块上砝码的质量M M远大于砝码盘及盘内砝远大于砝码盘及盘内砝码的质量码的质量m m的关系的关系,结果得到的图像应是下图中的结果得到的图像应是下图中的(填正确答案填正确答案标号标号).).核心点拨核心点拨 (1)(1)在平衡摩擦力后在平衡摩擦力后,才能认为绳的拉力就是木块的合力才能认为绳的拉力就是木块的合力.用补偿法平衡摩擦力用补偿法平衡摩擦力,即将木板适当倾斜即将木板适当倾斜,使木块重力沿斜面向下的分力使木块重力沿斜面向下的分力与木块所受滑动摩擦力相抵消与木块所受滑动摩擦力相抵消.(2)(2)只有在砝码盘失重不严重的情况下只有在砝码盘失重不严重的情况下,即木块、砝码盘的加速度不太大即木块、砝码盘的加速度不太大的情况下的情况下,才能认为砝码盘的重力等于绳的拉力才能认为砝码盘的重力等于绳的拉力.解析解析:(1)(1)木块下滑时木块下滑时,要使细绳的拉力使木块加速运动要使细绳的拉力使木块加速运动,则应使细绳与木则应使细绳与木板平行板平行,且消除木块与木板间的滑动摩擦力且消除木块与木板间的滑动摩擦力,故平衡摩擦力时故平衡摩擦力时,不能悬挂不能悬挂砝码盘砝码盘,选项选项A A正确正确,B,B错误错误;调节木板倾角调节木板倾角,消除摩擦力后该倾角大小与木消除摩擦力后该倾角大小与木块质量无关块质量无关,因此木块上增减砝码时因此木块上增减砝码时,不需要重新调节木板倾斜度不需要重新调节木板倾斜度,选项选项D D正确正确;实验中实验中,要求打点计时器在纸带上打出足够多的点要求打点计时器在纸带上打出足够多的点,则需要先接通则需要先接通打点计时器电源打点计时器电源,再释放木块再释放木块,故选项故选项C C错误错误.(2)(2)实验中平衡好摩擦力后实验中平衡好摩擦力后,绳的拉力提供木块的合外力即绳的拉力提供木块的合外力即F=ma;F=ma;砝码盘砝码盘及盘内砝码与木块运动的速度相等及盘内砝码与木块运动的速度相等,由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得mgmg-F=-F=mama,两两式联立得式联立得mgmg=(=(m+m)am+m)a,当当mmm m时时,m+mm,mgmam+mm,mgma即当即当mmm m时时,砝码盘及盘内砝码的总重力近似等于木块运动时受到的拉力砝码盘及盘内砝码的总重力近似等于木块运动时受到的拉力,故应选填故应选填“远小于远小于”.答案答案:(1)AD(1)AD(2)(2)远小于远小于(3)D(3)D反思总结反思总结 解决解决“验证牛顿运动定律验证牛顿运动定律”问题的注意点问题的注意点(1)(1)实验操作步骤实验操作步骤平衡木块的滑动摩擦力时平衡木块的滑动摩擦力时,砝码盘不能拴在木块上砝码盘不能拴在木块上.改变木块质量时改变木块质量时,不需要重新平衡摩擦力不需要重新平衡摩擦力.实验过程中实验过程中,应先接通电源应先接通电源,再放开木块再放开木块.(2)(2)实验原理的理解实验原理的理解平衡木块摩擦力后平衡木块摩擦力后,细绳的拉力即为木块的合外力细绳的拉力即为木块的合外力.只有满足砝码盘及盘内砝码的总质量远小于木块和木块上砝码的总质只有满足砝码盘及盘内砝码的总质量远小于木块和木块上砝码的总质量时量时,细绳的拉力才近似等于砝码盘及盘内砝码的总重力细绳的拉力才近似等于砝码盘及盘内砝码的总重力.(3)(3)利用图像分析实验结果的方法利用图像分析实验结果的方法因没有平衡摩擦力因没有平衡摩擦力,a-F,a-F图线为不过原点的倾斜直线图线为不过原点的倾斜直线.充分利用充分利用a-Fa-F图线的斜率、截距的意义解题图线的斜率、截距的意义解题.【教师备用教师备用】(2016(2016四川乐山二模四川乐山二模)(1)(1)我们已经知道我们已经知道,物体的加速度物体的加速度a a同时跟合外力同时跟合外力F F和质量和质量M M两个因素有关两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关要研究这三个物理量之间的定量关系系,需采用的研究方法是需采用的研究方法是.(2)(2)某同学的实验方案如图所示某同学的实验方案如图所示,她想用沙桶的重力表示小车受到的合外她想用沙桶的重力表示小车受到的合外力力F,F,为了减少这种做法带来的实验误差为了减少这种做法带来的实验误差,她先做了两方面的调整措施她先做了两方面的调整措施:用小木块将长木板无滑轮的一端垫高用小木块将长木板无滑轮的一端垫高,目的是目的是.使沙桶的质量远小于小车的质量使沙桶的质量远小于小车的质量,目的是使拉小车的力近似等于目的是使拉小车的力近似等于.(3)(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时该同学利用实验中打出的纸带求加速度时,处理方案有两种处理方案有两种:答案答案:(1)(1)控制变量法控制变量法(2)(2)平衡摩擦力平衡摩擦力沙桶的重力沙桶的重力(3)B(3)B热点二实验数据处理与误差分析热点二实验数据处理与误差分析【例例2 2】某同学设计了一个探究加速度某同学设计了一个探究加速度a a与物体所受合力与物体所受合力F F及质量及质量m m关系关系的实验的实验,图图(甲甲)为实验装置简图为实验装置简图.(.(交流电源的频率为交流电源的频率为50 Hz)50 Hz)(1)(1)图图(乙乙)为某次实验得到的纸带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根据纸带可求出小车的加速度大小为为m/sm/s2 2.(.(保留两位有效数字保留两位有效数字)答案答案:(1)3.2(1)3.2 核心点拨核心点拨 (2)(2)描点法作图时描点法作图时,若描出的各点大体在一条直线上时若描出的各点大体在一条直线上时,应应过这些点画出一条倾斜的直线过这些点画出一条倾斜的直线,该直线通过的点要尽可能多该直线通过的点要尽可能多,不在直线上不在直线上的点均匀分布在直线两侧的点均匀分布在直线两侧.答案答案:(2)(2)图见解析正比关系图见解析正比关系 (3)(3)保持小车质量保持小车质量m m不变不变,改变沙和沙桶质量改变沙和沙桶质量M,M,该同学根据实验数据作出该同学根据实验数据作出了加速度了加速度a a随合力随合力F F变化的图线如图变化的图线如图(丁丁)所示所示.该图线不通过原点该图线不通过原点,其主其主要原因是要原因是.核心点拨核心点拨 (3)(3)分析分析a-Fa-F图线要注意截距的物理意义图线要注意截距的物理意义.答案答案:(3)(3)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分解析：解析：(3)(3)根据题图根据题图(丁丁)可知可知,当拉力当拉力F F增加到某一值时增加到某一值时,小车才具有加速小车才具有加速度度,说明小车还受到摩擦力影响说明小车还受到摩擦力影响.反思总结反思总结 在在“验证牛顿运动定律验证牛顿运动定律”实验中实验中,处理实验结果需注意的几点处理实验结果需注意的几点(1)(1)利用纸带求解小车的加速度利用纸带求解小车的加速度逐差法求纸带加速度的公式逐差法求纸带加速度的公式a=.a=.注意对计算结果的有效数字要求注意对计算结果的有效数字要求.(2)(2)利用图像分析利用图像分析a,Fa,F间的关系及误差分析间的关系及误差分析保持小车质量不变时保持小车质量不变时,a-F,a-F图像应为一条过原点的直线图像应为一条过原点的直线.a-Fa-F图像不过原点可能是平衡小车摩擦力时没有达到实验要求所致图像不过原点可能是平衡小车摩擦力时没有达到实验要求所致.(3)(3)利用图像分析利用图像分析a,ma,m间的关系间的关系小车合力不变时小车合力不变时,a,ma,m之间成反比关系之间成反比关系.利用化曲为直的思想利用化曲为直的思想,作出作出a-a-关系图线关系图线,若为过原点的倾斜直线若为过原点的倾斜直线,则则小车合外力一定时小车合外力一定时,a,ma,m之间成反比关系之间成反比关系.【教师备用】【教师备用】在用图在用图(甲甲)所示装置做所示装置做“验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律”的实验中的实验中:(1)(1)甲同学在外力甲同学在外力F F一定的条件下一定的条件下,探究探究a a与与M M的关系时的关系时,所得到的实验结果所得到的实验结果如下表如下表:外力外力F=0.1 NF=0.1 N次数次数n n1 12 23 34 45 5质质量量M/gM/g100100140140180180200200240240加速度加速度a/(ma/(ms s-2 2)1.001.000.670.670.530.530.480.480.400.40 质量的倒数质量的倒数 /kg/kg-1-110.0010.007.147.145.565.564.174.17请你完善表中数据请你完善表中数据,并在图并在图(乙乙)中给出的坐标纸上画出中给出的坐标纸上画出a-a-的图像的图像;由图像可得到的结论是由图像可得到的结论是 .答案答案:(1)5.00(1)5.00a-a-图像见解析图图像见解析图在外力一定的情况下在外力一定的情况下,物体的加速度与质量成反比物体的加速度与质量成反比(2)(2)乙同学在探究加速度与外力关系的实验中得到的乙同学在探究加速度与外力关系的实验中得到的a-Fa-F图像如图图像如图(丙丙),),则小车的质量为则小车的质量为 kg(kg(保留两位有效数字保留两位有效数字).).答案：答案：(2)0.28(0.26(2)0.28(0.260.290.29均正确均正确)热点三实验创新与改进热点三实验创新与改进新题体验新题体验1 1.(2016.(2016福建福州质检福建福州质检)某同学为探究加速度与合外力的关系某同学为探究加速度与合外力的关系,设计了设计了如图如图(甲甲)所示的实验装置所示的实验装置.一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上,用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连.实验中改变悬挂实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量的钩码个数进行多次测量,记录弹簧测力计的示数记录弹簧测力计的示数F,F,并利用纸带计算出并利用纸带计算出小车对应的加速度小车对应的加速度a.a.(1)(1)实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量,其原因是其原因是.(填选项前的标号填选项前的标号)A.A.小车所受的拉力与钩码的重力无关小车所受的拉力与钩码的重力无关B.B.小车所受的拉力等于钩码重力的一半小车所受的拉力等于钩码重力的一半C.C.小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出解析解析:(1)(1)在利用木板、小车探究加速度与合外力的关系实验中在利用木板、小车探究加速度与合外力的关系实验中,采用钩采用钩码重力代替细绳拉力码重力代替细绳拉力,必须满足钩码的质量要远小于小车质量必须满足钩码的质量要远小于小车质量,而此题的而此题的实验装置中实验装置中,小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出.因此实验中钩码因此实验中钩码的质量可以不需要远大于小车质量的质量可以不需要远大于小车质量,选项选项C C正确正确.答案答案:(1)C(1)C(2)(2)图图(乙乙)是是实验实验中得到的某条中得到的某条纸带纸带的一部分的一部分.已知打点已知打点计时计时器使用的交流器使用的交流电电源源频频率率为为50 Hz,50 Hz,由由纸带纸带数据求出小数据求出小车车的加速度的加速度a=a=m/sm/s2 2.答案答案:(2)0.75(2)0.75(3)(3)根据实验数据绘出小车的加速度根据实验数据绘出小车的加速度a a与弹簧测力计示数与弹簧测力计示数F F的关系图像的关系图像,下下列图像中最符合本实验实际情况的是列图像中最符合本实验实际情况的是 .解析解析:(3)(3)由于实验时没有平衡摩擦力由于实验时没有平衡摩擦力,在挂一小钩码时在挂一小钩码时,测力计有读数测力计有读数,可能小车仍处于静止状态可能小车仍处于静止状态(加速度为零加速度为零),),而实验中又不需要满足钩码质而实验中又不需要满足钩码质量远小于小车质量量远小于小车质量,所以图像中最符合本实验实际情况的是图所以图像中最符合本实验实际情况的是图B.B.答案答案:(3)B(3)B2 2.(2016.(2016全国全国卷卷,23),23)某物理课外小组利用图某物理课外小组利用图(甲甲)中的装置探究物体中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系加速度与其所受合外力之间的关系.图中图中,置于实验台上的长木板水平放置于实验台上的长木板水平放置置,其右端固定一轻滑轮其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相一端与放在木板上的小滑车相连连,另一端可悬挂钩码另一端可悬挂钩码.本实验中可用的钩码共有本实验中可用的钩码共有N=5N=5个个,每个质量均为每个质量均为0.010 kg.0.010 kg.实验步骤如下实验步骤如下:(1)(1)将将5 5个钩码全部放入小车中个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车使小车(和钩码和钩码)可以在木板上匀速下滑可以在木板上匀速下滑.(2)(2)将将n(n(依次取依次取n=1,2,3,4,5)n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端个钩码挂在轻绳右端,其余其余N-nN-n个钩码仍留个钩码仍留在小车内在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车释放小车,同时用传感器同时用传感器记录小车在时刻记录小车在时刻t t相对于其起始位置的位移相对于其起始位置的位移s,s,绘制绘制s-ts-t图像图像,经数据处理经数据处理后可得到相应的加速度后可得到相应的加速度a.a.(3)(3)对应于不同的对应于不同的n n的的a a值见下表值见下表.n=2.n=2时的时的s-ts-t图像如图图像如图(乙乙)所示所示,由图由图(乙乙)求出此时小车的加速度求出此时小车的加速度(保留保留2 2位有效数字位有效数字),),将结果填入下表将结果填入下表.n n1 12 23 34 45 5a/(ma/(ms s-2-2)0.200.200.580.580.780.781.001.00答案答案:(3)0.39(3)0.39 (4)(4)利用表中的数据在图利用表中的数据在图(丙丙)中补齐数据点中补齐数据点,并作出并作出a-na-n图像图像.从图像可以从图像可以看出看出:当物体质量一定时当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比物体的加速度与其所受的合外力成正比.答案答案:(4)a-n(4)a-n图像见解析图像见解析 解析：解析：(4)(4)在题图在题图(丙丙)中描出数据点中描出数据点(2,0.39),(3,0.58)(5,1.00)(2,0.39),(3,0.58)(5,1.00)并过并过各数据点作出各数据点作出a-na-n图像图像,如图所示如图所示.(5)(5)利用利用a-na-n图像求得小车图像求得小车(空载空载)的质量为的质量为kg(kg(保留保留2 2位有效数字位有效数字,重力加速度取重力加速度取g=9.8 mg=9.8 ms s-2-2).).(6)(6)若以若以“保持木板水平保持木板水平”来代替步骤来代替步骤(1),(1),下列说法正确的是下列说法正确的是.(填入正确选项前的标号填入正确选项前的标号)A.a-nA.a-n图线不再是直线图线不再是直线B.a-nB.a-n图线仍是直线图线仍是直线,但该直线不过原点但该直线不过原点C.a-nC.a-n图线仍是直线图线仍是直线,但该直线的斜率变大但该直线的斜率变大(6)(6)若保持木板水平若保持木板水平,小车运动受摩擦力作用小车运动受摩擦力作用,n,n的数值相同的情况下的数值相同的情况下,加速度加速度a a变小变小,直线的斜率变小直线的斜率变小,绳的拉力等于摩擦力时绳的拉力等于摩擦力时,小车才开始运小车才开始运动动,图像不过原点图像不过原点,故选项故选项B B正确正确.答案答案:(5)0.44(5)0.44(6)B(6)B跟踪训练跟踪训练即时巩固即时巩固 测效果测效果1.(1)1.(1)探究加速度和力的关系的实验数据描绘出的探究加速度和力的关系的实验数据描绘出的a-Fa-F图像如图图像如图(甲甲)所示所示,下列说法正确的是下列说法正确的是.(.(填正确答案标号填正确答案标号)A.A.三条倾斜的直线所对应的小车的质量相等三条倾斜的直线所对应的小车的质量相等B.B.三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同C.C.直线直线1 1所对应的小车的质量最大所对应的小车的质量最大D.D.直线直线3 3所对应的小车的质量最大所对应的小车的质量最大解析解析:(1)a-F(1)a-F关系图线的斜率表示质量的倒数关系图线的斜率表示质量的倒数,三条图线的斜率不相等三条图线的斜率不相等,表明所对应的小车的质量不同表明所对应的小车的质量不同,直线直线3 3对应的小车的质量最大对应的小车的质量最大,选项选项B,DB,D正确正确.答案答案:(1)BD(1)BD(1)(1)有关此有关此实验实验,下列叙述正确的是下列叙述正确的是(填正确答案填正确答案标标号号).).A.A.在在进进行行图图(甲甲)的的实验实验操作操作时时,F,F1 1,F,F2 2的方向必的方向必须须互相垂直互相垂直B.B.在在进进行行图图(乙乙)的的实验实验操作操作时时,必必须须将橡皮条的将橡皮条的结结点拉到点拉到O O点点C.C.在在进进行行图图(甲甲)的的实验实验操作操作时时,保保证证O O点的位置不点的位置不变变,F,F1 1方向不方向不变变而大小而大小变变大大时时,F,F2 2一定一定变变小小D.D.在在误误差允差允许许的范的范围围内内,拉力拉力F F一定等于一定等于F F1 1,F,F2 2的代数和的代数和解析解析:(1)F(1)F1 1,F,F2 2的方向之间的夹角是任意的的方向之间的夹角是任意的,这样才会使实验具有普遍性这样才会使实验具有普遍性,选项选项A A错误错误;图图(甲甲)与图与图(乙乙)的作用效果是等效的的作用效果是等效的,选项选项B B正确正确;实验中若实验中若F F1 1变大而变大而O O点位置不变点位置不变,则则F F2 2的大小和方向都要变化的大小和方向都要变化,F,F2 2有可能变大有可能变大,也有可也有可能先变小再变大能先变小再变大,故选项故选项C C错误错误;拉力拉力F F与与F F1 1,F,F2 2之间满足平行四边形定则之间满足平行四边形定则,故选项故选项D D错误错误.答案答案:(1)B(1)B(2)(2)探究加速度探究加速度a a与所受合外力与所受合外力F F的关系时的关系时,保持小车质量一定保持小车质量一定,有两位同有两位同学分别做实验学分别做实验,作出的作出的a-Fa-F图线如图图线如图(乙乙)、(丙丙)所示所示.下列分析正确的是下列分析正确的是.(.(填正确答案标号填正确答案标号)A.(A.(乙乙)图图线不通过原点图图线不通过原点,是因为没有平衡摩擦力是因为没有平衡摩擦力B.(B.(乙乙)图图线不通过原点图图线不通过原点,是因为平衡摩擦力时木板一端垫得过高是因为平衡摩擦力时木板一端垫得过高C.(C.(丙丙)图图线发生弯曲图图线发生弯曲,是因为弯曲部分对应的小车的质量偏大是因为弯曲部分对应的小车的质量偏大D.(D.(丙丙)图图线发生弯曲图图线发生弯曲,是因为弯曲部分对应的钩码质量偏大是因为弯曲部分对应的钩码质量偏大解析解析:(2)(2)(乙乙)图中图中,可以发现当可以发现当F=0F=0时时,小车已经有加速度了小车已经有加速度了,说明在平衡说明在平衡摩擦力的过程中摩擦力的过程中,木板一端垫得过高木板一端垫得过高,选项选项B B正确正确,A,A错误错误;(;(丙丙)图中图线不图中图线不是一条直线是一条直线,说明不满足说明不满足“钩码的质量要远小于小车的质量钩码的质量要远小于小车的质量”,即弯曲部即弯曲部分对应的钩码的质量偏大分对应的钩码的质量偏大,选项选项D D正确正确,C,C错误错误.答案答案:(2)BD(2)BD2.2.用如图用如图(甲甲)的装置的装置“验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律”时有两个时有两个“巧妙巧妙”的设计的设计,一是要求小车的质量远大于沙和沙桶的质量之和一是要求小车的质量远大于沙和沙桶的质量之和;二是对小车要进行二是对小车要进行“平衡摩擦力平衡摩擦力”操作操作.回答下列问题回答下列问题:(1)(1)实验要求实验要求“小车质量远大于沙和沙桶质量之和小车质量远大于沙和沙桶质量之和”的目的是的目的是 .解析解析:(1)(1)小车质量远大于沙和沙桶的质量之和时小车质量远大于沙和沙桶的质量之和时,小车和沙桶的加速度小车和沙桶的加速度很小很小,此时沙和沙桶的总重力近似等于小车所受拉力此时沙和沙桶的总重力近似等于小车所受拉力,从而验证小车加速从而验证小车加速度与合外力的关系度与合外力的关系.答案答案:(1)(1)小车所受拉力近似等于沙和沙桶的总重力小车所受拉力近似等于沙和沙桶的总重力 (2)(2)对小车进行对小车进行“平衡摩擦力平衡摩擦力”操作时操作时,下列必须进行的是下列必须进行的是.(.(填字母序号填字母序号)A.A.取下沙和沙桶取下沙和沙桶B.B.在空沙桶的牵引下在空沙桶的牵引下,轻推一下小车轻推一下小车,小车能做匀速直线运动小车能做匀速直线运动C.C.小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时,打点计时器的电源应断开打点计时器的电源应断开D.D.把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度(3)(3)在满足实验条件下在满足实验条件下,某同学得到了如图某同学得到了如图(乙乙)的图线的图线(M(M为小车和砝码的总质量为小车和砝码的总质量),),图线在纵轴上截距不为零的原因是图线在纵轴上截距不为零的原因是 .解析：解析：(2)(2)平衡摩擦力是使小车所受重力沿木板方向分力与小车所受摩擦力平平衡摩擦力是使小车所受重力沿木板方向分力与小车所受摩擦力平衡衡,故选项故选项A,DA,D正确正确,B,B错误错误;为确定小车是否为匀速运动为确定小车是否为匀速运动,需要通过纸带上点迹是需要通过纸带上点迹是否均匀来判断否均匀来判断,故故C C错误错误.(3)(3)纵截距不为零纵截距不为零,即小车质量即小车质量M M非常大时非常大时,小车仍有加速度小车仍有加速度,说明小车不受拉力说明小车不受拉力作用时也具有加速度作用时也具有加速度,因此可以断定平衡摩擦力时长木板倾角过大因此可以断定平衡摩擦力时长木板倾角过大.答案：答案：(2)AD(2)AD(3)(3)长木板倾角过大长木板倾角过大答案答案:(1)(1)钩码减小间隔相等钩码减小间隔相等(均匀均匀)解析解析:(1)(1)平衡小车所受阻力时平衡小车所受阻力时,需要将钩码取下需要将钩码取下;图图(乙乙)中反映了小中反映了小车在做加速运动车在做加速运动,即垫木垫高了即垫木垫高了,应减小木板的倾角应减小木板的倾角,直到纸带打出的直到纸带打出的点迹均匀为止点迹均匀为止.3.3.图图(甲甲)为验证牛顿第二定律的实验装置示意图为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.(1)(1)平衡小车所受阻力的操作平衡小车所受阻力的操作:取下取下,把木板不带滑轮的一端垫把木板不带滑轮的一端垫高高;接通电火花计时器电源接通电火花计时器电源,轻推小车轻推小车,让小车拖着纸带运动让小车拖着纸带运动.如果打出的如果打出的纸带如图纸带如图(乙乙)所示所示,则应则应(选填选填“减小减小”或或“增大增大”)木板的倾木板的倾角角,反复调节反复调节,直到纸带上打出的点迹直到纸带上打出的点迹为止为止.(2)(2)图图(丙丙)为研究为研究“在外力一定的条件下在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量的关系物体的加速度与其质量的关系”时所得到的实验图像时所得到的实验图像,横坐标横坐标m m为小车上砝码的质量为小车上砝码的质量.设图中直线的斜率为设图中直线的斜率为k,k,在纵轴上的截距为在纵轴上的截距为b,b,若牛顿第二定律成立若牛顿第二定律成立,则小车受到的拉力为则小车受到的拉力为,小车的质量为小车的质量为.4.4.利用以下装置可以完成力学中的许多实验利用以下装置可以完成力学中的许多实验.(1)(1)以下说法中正确的是以下说法中正确的是A.A.用此装置用此装置“研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动”时时,必须设法消除小车和木板间摩擦必须设法消除小车和木板间摩擦阻力的影响阻力的影响B.B.用此装置用此装置“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”时时,每次改变砝码及砝码盘每次改变砝码及砝码盘总质量之后总质量之后,需要重新平衡摩擦力需要重新平衡摩擦力C.C.用此装置用此装置“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”时时,为保证拉力近似等于沙为保证拉力近似等于沙桶桶(含沙含沙)的重力的重力,必须满足沙和沙桶质量必须满足沙和沙桶质量m m远小于小车的质量远小于小车的质量M MD.D.用此装置用此装置“探究做功和速度变化关系探究做功和速度变化关系”时时,必须调整滑轮高度使连接小必须调整滑轮高度使连接小车的细线与木板平行车的细线与木板平行解析解析:(1)(1)用此装置用此装置“研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动”时时,由于摩擦阻力是恒力由于摩擦阻力是恒力,不必消除小车和木板间摩擦阻力的影响不必消除小车和木板间摩擦阻力的影响,选项选项A A错误错误;用此装置用此装置“探究加探究加速度与力、质量的关系速度与力、质量的关系”时时,每次改变砝码及砝码盘总质量之后每次改变砝码及砝码盘总质量之后,不需不需要重新平衡摩擦力要重新平衡摩擦力,为保证拉力近似等于沙桶为保证拉力近似等于沙桶(含沙含沙)的重力的重力,必须满足必须满足m mM M,选项选项B B错误错误,C,C正确正确;用此装置用此装置“探究做功和速度变化关系探究做功和速度变化关系”时时,必必须调整滑轮高度使连接小车的细线与木板平行须调整滑轮高度使连接小车的细线与木板平行,选项选项D D正确正确.答案答案:(1)CD(1)CD (2)(2)某同学在进行某同学在进行“探究加速度与力和质量的关系探究加速度与力和质量的关系”实验时实验时,经历了以下经历了以下过程过程:在实验准备过程中在实验准备过程中,发现实验室有两种打点计时器发现实验室有两种打点计时器,如图如图(甲甲)所示所示.该该同学决定使用电火花打点计时器同学决定使用电火花打点计时器,该打点计时器对电源的要求是该打点计时器对电源的要求是.A.A.交流交流220 V220 VB.B.直流直流220 V220 VC.C.交流交流4 46 V6 VD.D.直流直流4 46 V6 V该同学欲通过图该同学欲通过图(乙乙)所示装置打出的纸带所示装置打出的纸带 图图(丙丙)来判断是否已经平来判断是否已经平衡摩擦力衡摩擦力.根据纸带根据纸带 图图(丙丙)的点迹可以判断的点迹可以判断:为进一步平衡摩擦力为进一步平衡摩擦力,图图(乙乙)中垫块应向中垫块应向(选填选填“左左”或或“右右”)移一些移一些.在利用此装置做实验时在利用此装置做实验时,实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图图(丁丁)所示所示.从比较清晰的点起从比较清晰的点起,每每5 5个点取一个计数点个点取一个计数点,量出相邻计数点量出相邻计数点之间的距离之间的距离(单位单位:cm).:cm).则打下计数点则打下计数点3 3时小车的瞬时速度为时小车的瞬时速度为 m/sm/s,小车的加速度为小车的加速度为 m/sm/s2 2.(.(以上两空均保留两位有效数字以上两空均保留两位有效数字)解析解析:(2)(2)电火花打点计时器电火花打点计时器,对电源的要求是交流对电源的要求是交流220 V.220 V.根据纸带的点根据纸带的点迹可以判断小车做减速直线运动迹可以判断小车做减速直线运动,需要进一步平衡摩擦力需要进一步平衡摩擦力,图图(乙乙)中垫块应中垫块应向右移动向右移动.打下计数点打下计数点3 3时小车的瞬时速度为时小车的瞬时速度为v v3 3=1010-2-2 m/sm/s=0.38=0.38 m/sm/s.由逐差法和由逐差法和xx=aT=aT2 2解得解得,小车的加速度为小车的加速度为a=0.16 m/sa=0.16 m/s2 2.答案答案:(2)A(2)A右右0.380.380.160.165.5.为了探究加速度与力、质量的关系为了探究加速度与力、质量的关系,甲、乙、丙三位同学分别设计了如甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置图所示的实验装置,小车总质量用小车总质量用M M表示表示(乙乙)图中图中M M包括小车与传感器包括小车与传感器,(丙丙)图中图中M M包括小车和与小车固连的滑轮包括小车和与小车固连的滑轮,钩码总质量用钩码总质量用m m表示表示.(1)(1)图图(丁丁)是用图是用图(甲甲)装置中打点计时器所打的纸带的一部分装置中打点计时器所打的纸带的一部分,O,A,B,C,D,O,A,B,C,D和和E E为纸带为纸带上六个计数点上六个计数点,加速度大小用加速度大小用a a表示表示.则则ODOD间的距离为间的距离为 cm.cm.图图(戊戊)是根据实验数据绘出的是根据实验数据绘出的s-ts-t2 2图线图线(s(s为各计数点为各计数点至同一起点的距离至同一起点的距离),),则加速度大小则加速度大小a=a=m/sm/s2 2(保留三位有效数字保留三位有效数字).).答案答案:(1)1.20(1)1.200.934(0.9320.934(0.9320.9350.935均可均可)(2)(2)若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同,通通过计算得到小车加速度均为过计算得到小车加速度均为a,ga,g为当地重力加速度为当地重力加速度,则乙、丙两位同学实验则乙、丙两位同学实验时所用小车总质量之比为时所用小车总质量之比为.答案答案:(2)12(2)12解析：解析：(2)(2)由于图由于图(乙乙)、(丙丙)中力传感器示数与弹簧测力计示数相同中力传感器示数与弹簧测力计示数相同,则则(丙丙)中小车拉力是中小车拉力是(乙乙)中的中的2 2倍倍,而小车加速度相同而小车加速度相同,由此可知乙、丙由此可知乙、丙两位同学所用小车质量比为两位同学所用小车质量比为12.12.