直線運(yùn)動的研究第三章

實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓第二定律(本實(shí)驗(yàn)對應(yīng)系統(tǒng)用書P64)欄目導(dǎo)航01知識

梳理查漏02題點(diǎn)

各個擊破03配套訓(xùn)練知識梳理查漏1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)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)用圖像處理數(shù)據(jù)的方法.

三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小桶及細(xì)砂、砝碼、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺.四、注意事項(xiàng)1.平衡摩擦力在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)該連著紙帶且接通電源.用手給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔是均勻的，表示小車受到的阻力與它的重力沿斜面向下的分力平衡.2.不重復(fù)平衡摩擦力平衡了摩擦力后，不管以后是改變小桶和砂的總質(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.實(shí)驗(yàn)前提條件：M?m.只有如此，小桶和砂的總重力才可視為小車受到的拉力.4.“一先一后一按”改變拉力或小車質(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)先接通電源后再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車.5.作圖作圖時兩軸標(biāo)度比例要適當(dāng).各物理量須采用國際單位，并使盡可能多的點(diǎn)落在所作的直線上，不在直線上的點(diǎn)盡可能對稱分布在直線的兩側(cè)，個別誤差較大的點(diǎn)應(yīng)舍去.

題點(diǎn)各個擊破2命題點(diǎn)一教材標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)變形實(shí)驗(yàn)作圖有如下情況(若使用力傳感器，圖像不會彎曲)：1.甲、乙、丙為研究加速度與力的關(guān)系時所作的a－F圖像，此時固定小車總質(zhì)量M不變.

(2)圖乙與F軸相交，說明要施加一定的拉力后小車才開始加速，即有阻力影響，原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠.(3)圖丙與a軸相交，說明沒施加力時小車就加速了，原因是平衡摩擦力過度，或計(jì)算拉力時，只計(jì)算了砝碼的重力，沒有加上砝碼盤的重力.考查點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)操作

例1

(多選)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個探究小車加速度a與小車所受拉力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，如圖所示為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖.他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為下列說法正確的是(

)

A.要平衡摩擦力B.實(shí)驗(yàn)時不需要平衡摩擦力C.鉤碼的重力要遠(yuǎn)小于小車的重力D.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先釋放小車再接通電源AC考查點(diǎn)2數(shù)據(jù)和圖像分析

例2某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系.

(1)下列操作中必要的是________(多選).

A.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與長木板保持平行B.為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼與砝碼桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量C.調(diào)節(jié)木板的傾斜度以平衡摩擦力D.實(shí)驗(yàn)時，先放開小車再接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源ABC(2)在紙帶上選取0、1、2、3四個計(jì)數(shù)點(diǎn)，測得的部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖甲所示.已知打點(diǎn)計(jì)時器使用的交流電頻率為50Hz，則計(jì)數(shù)點(diǎn)2對應(yīng)的小車速度為______m/s，小車運(yùn)動的加速度大小為______m/s2.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

0.201.5

0.78

命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新遷移創(chuàng)新角度1實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)和操作創(chuàng)新例3

(2023年廣東模擬)為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，某物理興趣小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置.將表面粗糙、一端裝有定滑輪的長木板固定在水平實(shí)驗(yàn)臺上，木板左端固定有打點(diǎn)計(jì)時器，滑塊右側(cè)固定一個輕質(zhì)小滑輪.鉤碼和拉力傳感器通過繞在滑輪上的輕細(xì)繩相連，細(xì)繩與長木板平行.先接通電源，計(jì)時器開始打點(diǎn)，再靜止釋放滑塊，滑塊在鉤碼的作用下開始在長木板上運(yùn)動(忽略滑輪與細(xì)繩間的摩擦，重力加速度g取10m/s2).(1)某次實(shí)驗(yàn)時，小組成員將打點(diǎn)計(jì)時器接到頻率為50Hz的交流電源上，實(shí)驗(yàn)中，拉力傳感器顯示的示數(shù)為5.7N，得到一條紙帶，打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖乙所示(每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)，圖中未畫出)，其中s1＝3.59cm，s2＝4.41cm，s3＝5.19cm，s4＝5.97cm，s5＝6.78cm，s6＝7.64cm，則滑塊的加速度a＝________m/s2，此次實(shí)驗(yàn)中懸掛鉤碼的質(zhì)量m＝________kg.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

0.68

0.80

0.140.29

(2)小組成員在實(shí)驗(yàn)中保持滑塊質(zhì)量M不變，通過增減懸掛鉤碼的數(shù)目進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，通過分析紙帶求出相應(yīng)實(shí)驗(yàn)時滑塊的加速度，得到多組拉力傳感器示數(shù)F和滑塊加速度a的數(shù)據(jù)，作出如圖丙所示的a－F圖像.由圖像可求得滑塊的質(zhì)量M＝______kg，滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(1)實(shí)驗(yàn)中________測出小車質(zhì)量m車.

A.必須B.不必(2)為完成實(shí)驗(yàn)還需要測量①___________________________；②________________.

創(chuàng)新角度2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新例4

(2023年上海卷)如圖所示，是某小組同學(xué)“用DIS研究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)過程中可近似認(rèn)為鉤碼受到的總重力等于小車所受的拉力.先測出鉤碼所受的重力為G，之后改變繩端的鉤碼個數(shù)，小車每次從同一位置釋放，測出擋光片通過光電門的時間Δt.B小車釋放點(diǎn)到光電門的距離x

遮光片的寬度d

(3)實(shí)際小車受到的拉力小于鉤碼的總重力，原因是_____________________________________________________.(4)若導(dǎo)軌保持水平，滑輪偏低導(dǎo)致細(xì)線與軌道不平行，則細(xì)線平行時加速度a1，與不平行是加速度a2相比，a1________a2.(填“大于”“小于”或“等于”)

大于鉤碼有向下的加速度，拉力小于重力

例5為測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)，一同學(xué)將貼有標(biāo)尺的瓷磚的一端放在水平桌面上，形成傾角為α的斜面(已知sinα＝0.34，cosα＝0.94)，小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖所示.該同學(xué)用手機(jī)拍攝小銅塊的下滑過程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5個連續(xù)相等時間間隔(每個時間間隔ΔT＝0.20s)內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離si(i＝1，2，3，4，5)，如下表所示.s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm