第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系專(zhuān)題強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓第二定律1.進(jìn)一步理解探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法.2.會(huì)利用牛頓第二定律分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)誤差.【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【內(nèi)容索引】探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)專(zhuān)題強(qiáng)化練TANJIUZHONGDIAN

TISHENGSUYANG探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)1在“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)中需注意以下幾個(gè)方面：1.補(bǔ)償阻力：適當(dāng)墊高木板的右端，使小車(chē)的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車(chē)和紙帶受到的阻力，在補(bǔ)償阻力時(shí)，不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車(chē)上，讓小車(chē)?yán)螯c(diǎn)的紙帶勻速運(yùn)動(dòng).2.不重復(fù)補(bǔ)償阻力.3.實(shí)驗(yàn)條件：小車(chē)的質(zhì)量m遠(yuǎn)大于槽碼的質(zhì)量m′.4.一先一后一按：改變拉力和小車(chē)質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，后釋放小車(chē)，且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)定滑輪前按住小車(chē).5.作圖像時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱(chēng)分布在所作直線兩側(cè).6.作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng).各量需采用國(guó)際單位.例1某實(shí)驗(yàn)小組利用圖1所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.(1)下列做法正確的是______(填字母代號(hào))A.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩

與長(zhǎng)木板保持平行B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度來(lái)補(bǔ)償木塊受到的

阻力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通過(guò)定

滑輪拴在木塊上C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D.通過(guò)增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度圖1AD解析實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩要保持與長(zhǎng)木板平行，A項(xiàng)正確；補(bǔ)償阻力時(shí)不能將裝有砝碼的砝碼桶通過(guò)定滑輪拴在木塊上，B項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再放開(kāi)木塊，C項(xiàng)錯(cuò)誤；通過(guò)增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)不需要重新補(bǔ)償阻力，D項(xiàng)正確.(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(dòng)時(shí)受到的拉力，應(yīng)滿(mǎn)足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量________木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量.(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”)遠(yuǎn)小于(3)甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套上圖所示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒(méi)有補(bǔ)償阻力的情況下，研究加速度a與拉力圖2F的關(guān)系，分別得到圖2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(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙，由圖可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙.(選填“大于”“小于”或“等于”)小于大于例2

某同學(xué)用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證牛頓第二定律，請(qǐng)回答下列有關(guān)此實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題：(1)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備了圖中所示的實(shí)驗(yàn)裝置及下列輔助器材：A.交變電源、導(dǎo)線 B.天平(含配套砝碼)C.秒表 D.刻度尺E.細(xì)線、砂和小砂桶其中不必要的器材是______(填代號(hào))圖3C解析由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就是一個(gè)計(jì)時(shí)裝置，所以不需要秒表.(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在小車(chē)拖動(dòng)的紙帶上打下一系列點(diǎn)跡，以此記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，其中一部分紙帶上的點(diǎn)跡情況如圖4甲所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，測(cè)得A點(diǎn)到B、C點(diǎn)的距離分別為x1＝5.99cm、x2＝13.59cm，則在打下點(diǎn)跡B時(shí)，小車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度vB＝________m/s；小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a＝______m/s2.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)0.6801.61圖4(3)在驗(yàn)證“質(zhì)量一定，加速度a與合外力F的關(guān)系”時(shí)，某學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的a－F圖像，其中圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是______________；圖線在末端彎曲的原因是__________________________________________________.補(bǔ)償阻砂和小砂桶的總質(zhì)量m不遠(yuǎn)小于小車(chē)力過(guò)度和砝碼的總質(zhì)量M返回ZHUANTIQIANGHUALIAN專(zhuān)題強(qiáng)化練21.在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，保持小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量不變，測(cè)得小車(chē)的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示.基礎(chǔ)強(qiáng)化練圖112345F/N0.200.300.400.500.60a/(m·s－2)0.110.190.290.400.51(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖1所示的坐標(biāo)系中作出a－F圖像.答案見(jiàn)解析圖解析根據(jù)所給數(shù)據(jù)在所給坐標(biāo)系中準(zhǔn)確描點(diǎn)，作出的a－F圖像如圖所示.12345(2)圖像斜率的物理意義是________________________.12345小車(chē)和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)(3)小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為_(kāi)_____kg.123451(4)圖線(或延長(zhǎng)線)在F軸上的截距的物理意義是_______________________.12345小車(chē)受到的阻力為0.1N解析由a－F圖像可知，當(dāng)力F＝0.1N時(shí)，小車(chē)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明小車(chē)受到的阻力為0.1N.2.(2021·南京市高一上期末)某同學(xué)利用如圖2甲裝置探究加速度與合外力的關(guān)系.12345圖2(1)對(duì)本實(shí)驗(yàn)的操作，下列說(shuō)法中正確的一項(xiàng)是________.A.實(shí)驗(yàn)中無(wú)需測(cè)量盛放砝碼的托盤(pán)質(zhì)量B.實(shí)驗(yàn)中要調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車(chē)和滑

輪間的細(xì)線與水平桌面平行C.補(bǔ)償阻力時(shí)，必須取下托盤(pán)和砝碼，

調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角，使小車(chē)拖著紙帶沿長(zhǎng)木板勻速下滑D.讓小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先釋放小車(chē)，后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，打

出一條紙帶12345C解析實(shí)驗(yàn)中是用砝碼和托盤(pán)的總重力代替拉力，所以砝碼和托盤(pán)的質(zhì)量均要測(cè)量，故A錯(cuò)誤；調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車(chē)和滑輪間的細(xì)線與長(zhǎng)木板平行，而不是與水平桌面平行，故B錯(cuò)誤；12345補(bǔ)償阻力時(shí)，必須取下托盤(pán)和砝碼，調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角，使小車(chē)拖著紙帶沿長(zhǎng)木板勻速下滑，故C正確；小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，后釋放小車(chē)，打出的紙帶點(diǎn)跡完整，故D錯(cuò)誤.(2)如圖乙所示為實(shí)驗(yàn)中得到紙帶的一段，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出.已知交流電的頻率為50Hz，則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間隔為_(kāi)_____s，小車(chē)的加速度為_(kāi)_______m/s2(保留兩位有效數(shù)字).123450.10.41(3)以加速度a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，畫(huà)出a－F圖像，如圖丙所示.若求得圖線的斜率為k，則小車(chē)的質(zhì)量為_(kāi)____.123453.某同學(xué)利用圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn).(1)圖4為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次為A、B、圖312345C、D和E，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用的交變電源的頻率為50Hz.由紙帶量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為xAB＝4.22cm、xBC＝4.65cm、xCD＝5.08cm、xDE＝5.49cm，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)時(shí)，小車(chē)的速度大小為_(kāi)_______m/s，小車(chē)的加速度大小為_(kāi)_______m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖40.490.43解析相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1s，C點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于BD段的平均速度，故有：根據(jù)逐差法求得加速度大小為：12345(2)某同學(xué)探究“保持物體所受合外力不變，其加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，作出如圖5所示的圖像，由圖像可知，小車(chē)受到的合外力的大小是________N.圖5123450.24.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)使用了如圖6所示的裝置，木板放在水平桌面上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz.(1)實(shí)驗(yàn)中得到如圖7所示的一段紙帶，每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)得AB＝7.65cm，BC＝10.17cm，則實(shí)驗(yàn)測(cè)出小車(chē)的加速度大小為_(kāi)_____m/s2.圖612345圖72.52解析相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1s小車(chē)的加速度大小為12345(2)若直接按題中所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以沙和沙桶的總重力產(chǎn)生的拉力F為橫軸，通過(guò)紙帶分析得到的加速度a為縱軸，以下畫(huà)出的a－F圖像合理的是________.12345C解析若直接按題圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有補(bǔ)償阻力，則當(dāng)力F達(dá)到某一值時(shí)小車(chē)才有加速度，可知畫(huà)出的a－F圖像合理的是C.(3)實(shí)驗(yàn)中，沙和沙桶的總重力________(填“大于”“小于”或“等于”)繩子對(duì)小車(chē)的拉力，為了讓沙和沙桶的總重力大小更接近繩子對(duì)小大于解析實(shí)驗(yàn)中，我們認(rèn)為繩子對(duì)小車(chē)的拉力的大小等于沙和沙桶(其總質(zhì)量為m)的總重力的大小，而實(shí)際上繩子的拉力FT＝mg－ma，故繩子對(duì)小車(chē)的拉力小于沙和沙桶的總重力.為了讓沙和沙桶的總重力大小更接近繩子對(duì)小車(chē)的拉力大小，應(yīng)讓沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量.車(chē)的拉力，應(yīng)讓沙和沙桶的總質(zhì)量________(填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”)小車(chē)的質(zhì)量.遠(yuǎn)小于12345(4)若第(2)問(wèn)中四個(gè)圖像中的圖線(B、C圖線中的直線部分)的斜率為k，則小車(chē)的質(zhì)量M＝_____.123455.(2020·山西省長(zhǎng)治市第二中學(xué)高一開(kāi)學(xué)考試)為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖8所示的實(shí)驗(yàn)裝置.其中M為帶滑輪的小車(chē)的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量.(滑輪質(zhì)量不計(jì))12345圖8(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是________.A.用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量B.將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以補(bǔ)償阻力C.小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放小車(chē)，打出

一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)D.改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶E.為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量M12345BCD12345解析本題拉力可以由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的質(zhì)量，故A、E錯(cuò)誤；該題是彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出拉力，從而表示小車(chē)受到的合外力，應(yīng)將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以補(bǔ)償阻力，故B正確；12345小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用時(shí)，都是先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，該實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，要記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，故C正確；改變砂和砂桶的質(zhì)量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨F變化的關(guān)系，故D正確.(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖9所示的一條紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度為_(kāi)_______m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)