高考物理一輪復(fù)習(xí)教案：實(shí)驗(yàn)二、驗(yàn)證牛頓第二定律

我的偶像是牛頓物理個(gè)性化教案實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驼娑嘧?，全靠原理定乾坤?。。?實(shí)驗(yàn)二、驗(yàn)證牛頓第二定律

實(shí)驗(yàn)原理F1、M不變，驗(yàn)證F合保持小車質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，從而改變細(xì)線對(duì)小車的牽引力，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，作出加速度和力的關(guān)系圖線，驗(yàn)證加速度是否與外力成正比。2、F合不變，驗(yàn)證a保持小桶和砂的質(zhì)量不變，在小車上加減砝碼，改變小車的質(zhì)量，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，作出加速度和質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線，驗(yàn)證加速度是否與質(zhì)量成反比要點(diǎn)一、F牽≠F合必須平衡摩擦力（也叫補(bǔ)償阻力）砂和小桶的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量的[mg=三、實(shí)驗(yàn)器材小車，砝碼，小桶，砂，細(xì)線，附有定滑輪的長(zhǎng)木板，墊木，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，低壓交流電源，導(dǎo)線兩根，紙帶，托盤天平及砝碼，米尺等。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.用天平測(cè)出小車和小桶的質(zhì)量M和M·2.按如圖裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把掛小桶用的細(xì)線系在小車上，即不給小車加牽引力。

3.平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，反復(fù)移動(dòng)墊木的位置，直至小車在斜面上可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(也可以從紙帶上打的點(diǎn)是否均勻來(lái)判斷)。

4.在小車上加放砝碼，小桶里放入適量的砂，把砝碼和砂的質(zhì)量m和m.記錄下來(lái)。把細(xì)線系在小車上并繞過(guò)滑輪懸掛小桶，接通電源，放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，取下紙帶，在紙帶上寫上編號(hào)。

5.保持小車的質(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量(要用天平稱量)，按步驟4再做5次實(shí)驗(yàn)。

6.算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值。7.用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力，即砂和桶的總重力(M'+m)g，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點(diǎn)，作圖線。若圖線為一條過(guò)原點(diǎn)的直線，就證明了研究對(duì)象質(zhì)量不變時(shí)其加速度與它所受作用力成正比。

8.保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，并做好記錄，求出相應(yīng)的加速度，用縱坐標(biāo)表示加速度a橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果描出相應(yīng)的點(diǎn)，并作圖線，若圖線為一條過(guò)原點(diǎn)的直線，就證明了研究對(duì)象所受作用力不變時(shí)其加速度與它的質(zhì)量成反比。

11．（2022·山東日照·三模）某同學(xué)利用圖甲所示的裝置探究“加速度與合外力的關(guān)系”，實(shí)驗(yàn)操作步驟如下∶（i）掛上沙桶（含沙礫），改變木板的傾角，使小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；（ii）取下沙桶，測(cè)出沙桶（含沙礫）的質(zhì)量m，讓小車沿木板下滑，測(cè)出加速度大小a；（iii）改變沙桶內(nèi)沙礫的質(zhì)量和木板傾角，多次測(cè)量，通過(guò)作圖可得的關(guān)系?；卮鹨韵聠?wèn)題∶（1）實(shí)驗(yàn)中必要的是______A．與小車相連的細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行B．平衡摩擦力時(shí)要取下細(xì)繩和沙桶C．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再釋放小車D．電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)選用4~6V交變電源（2）實(shí)驗(yàn)獲得多條紙帶，其中一條如圖乙所示，計(jì)數(shù)點(diǎn)a、b、c、d、e間均有四個(gè)點(diǎn)未畫出，電源的頻率是50Hz，小車的加速度大小a=___m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。（3）把沙桶（含沙礫）的重力mg作為小車受到的合力F，作出圖像，當(dāng)沙桶（含沙礫）的質(zhì)量接近小車的質(zhì)量后，可能會(huì)出現(xiàn)圖丙中的圖線____（選填①、②或③）。12．（2022·湖北·荊州中學(xué)三模）某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用于“探究質(zhì)量一定時(shí)，加速度a與物體所受合力F的關(guān)系”。某次實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得兩物塊質(zhì)量分別為、，傳感器示數(shù)為F，打出的紙帶如圖乙所示，相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C、D、E間距依次為s1、s2、s3、s4，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為f，不計(jì)滑輪質(zhì)量及摩擦。

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)打出的紙帶計(jì)算出紙帶加速度______（用題中物理量字母表示）；（2）根據(jù)圖甲所示的試驗(yàn)裝置，兩物體的質(zhì)量必須滿足______（填“>”“<”或“=”）；（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，關(guān)于實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象的選取下列說(shuō)法正確的一項(xiàng)是______。A．若以為研究對(duì)象，受到的合力大小應(yīng)表示為B．若以為研究對(duì)象，受到的合力大小應(yīng)表示為C．若以為研究對(duì)象，受到的合力大小應(yīng)表示為D．若以為研究對(duì)象，受到的合力大小應(yīng)表示為13．（2022·海南·昌江黎族自治縣礦區(qū)中學(xué)三模）在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可通過(guò)小車拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算得出：（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足___________時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。（2）一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下做法正確的是___________A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源D．小車運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式求出（3）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng)，兩位同學(xué)得到的a-F關(guān)系分別如圖2中C、D所示（a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力）。其原因分別是：C圖___________，D圖___________。14．（2022·天津市西青區(qū)楊柳青第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）在“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，做如下探究：（1）為猜想加速度與質(zhì)量的關(guān)系，可利用圖1所示裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。兩小車放在水平板上，前端通過(guò)鉤碼牽引，后端各系一條細(xì)線，用板擦把兩條細(xì)線按在桌上，使小車靜止。抬起板擦，小車同時(shí)運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后按下板擦，小車同時(shí)停下。對(duì)比兩小車的位移，可知加速度與質(zhì)量大致成反比。關(guān)于實(shí)驗(yàn)條件，下列正確的是：______（選填選項(xiàng)前的字母）。A．小車質(zhì)量相同，鉤碼質(zhì)量不同B．小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量相同C．小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量不同（2）在探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)之前，需要思考如何測(cè)“力”。為了簡(jiǎn)化“力”的測(cè)量，如圖2所示，下列說(shuō)法正確的是：______（選填選項(xiàng)前的字母）。A．使小車沿傾角合適的斜面運(yùn)動(dòng)，小車受力可等效為只受繩的拉力B．若斜面傾角過(guò)大，小車所受合力將小于繩的拉力C．無(wú)論小車運(yùn)動(dòng)的加速度多大，砂和桶的重力都等于繩的拉力D．讓小車的運(yùn)動(dòng)趨近于勻速運(yùn)動(dòng)，砂和桶的重力才近似等于繩的拉力15．（2022·天津·模擬預(yù)測(cè)）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖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)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼筒通過(guò)定滑輪拴在木塊上C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開木塊再接通打點(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②為使砝碼及桶內(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（填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”）③甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒(méi)有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖中甲、乙兩條直線。設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為、，甲、乙用的木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為，，由圖可知，______，______。（填“大于”、“小于”或“等于”）16．（2022·湖南·新寧崀山實(shí)驗(yàn)學(xué)校三模）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)驗(yàn)證加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖。（交流電的頻率為50Hz）（1）圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為_________m/s2。（計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）（2）保持小車的質(zhì)量不變，改變桶內(nèi)砝碼的質(zhì)量，某位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別作出了加速度a隨合力F的變化圖線如圖丙所示，圖線上部出現(xiàn)了彎曲并偏離原來(lái)的直線，其主要原因是___________；若從小車中取出砝碼放入桶中，并以桶、桶中的砝碼、車和車中的砝碼整體為研究對(duì)象，圖線上部___________（填“會(huì)”或“不會(huì)”）彎曲。17．（2022·廣東·深圳市光明區(qū)高級(jí)中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）某實(shí)驗(yàn)小組想通過(guò)如下裝置測(cè)定物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)和驗(yàn)證牛頓第二定律。步驟1，平衡摩擦力：不掛鉤碼時(shí)將木板左端抬高，不同高度下輕推物塊，通過(guò)觀察紙帶上打出的點(diǎn)確定物塊的運(yùn)動(dòng)情況。若發(fā)現(xiàn)紙帶上打出的點(diǎn)間隔越來(lái)越大，則應(yīng)該_____________（選填“增大”或“減小”）木板左端的高度。當(dāng)物塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)固定木板，測(cè)得左端距離桌面的高度，木板總長(zhǎng)度，則物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________。（用和表示）步驟2，探究與的關(guān)系：保持物塊的質(zhì)量不變，掛上不同鉤碼（所掛鉤碼總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于物塊質(zhì)量），計(jì)算對(duì)應(yīng)測(cè)得紙帶的加速度。由于，則物塊運(yùn)動(dòng)加速度與所掛鉤碼的質(zhì)量成正比時(shí)即可驗(yàn)證牛頓第二定律。步驟3，探究與的關(guān)系：保持所掛鉤碼的質(zhì)量不變，改變物塊質(zhì)量，分別計(jì)算對(duì)應(yīng)測(cè)得紙帶的加速度。驗(yàn)證物塊運(yùn)動(dòng)加速度與物塊質(zhì)量的關(guān)系時(shí)________（選填“需要”或“不需要”）滿足所掛鉤碼總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于物塊質(zhì)量。18．（2022·江蘇·模擬預(yù)測(cè)）用如圖所示的裝置探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，把右端帶有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，小車的左端連接穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，右端連接細(xì)線，細(xì)線繞過(guò)定滑輪掛有托盤和砝碼，通過(guò)墊塊調(diào)節(jié)木板左端高度平衡摩擦力。（1）由于小車所受阻力f的大小難以測(cè)量，為了盡量減小實(shí)驗(yàn)的誤差，需盡可能降低小車所受阻力f的影響，以下采取的措施必要的是_____________。A．適當(dāng)墊高長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端，使未掛托盤和砝碼時(shí)小車被輕推后恰能拖著紙帶勻速下滑B．應(yīng)使托盤和砝碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車（含砝碼）的總質(zhì)量MC．定滑輪的輪軸要盡量光滑D．改變小車（含砝碼）總質(zhì)量M后，小車對(duì)長(zhǎng)木板正壓力改變，需重新平衡摩擦力（2）實(shí)驗(yàn)中保持托盤和砝碼的總質(zhì)量m不變，改變小車（含砝碼）的總質(zhì)量M，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打出紙帶，算出相應(yīng)的加速度a，數(shù)據(jù)如下表所示，請(qǐng)?jiān)趫D丙中根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖像_______；由圖像可得出的結(jié)論是_______________________。托盤和砝碼總質(zhì)量為20ga/（m?s-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）某小組在實(shí)驗(yàn)中作出圖像如圖丁所示，圖像斜率的物理意義是___；若圖像縱截距為b，斜率為k，則托盤和砝碼的總質(zhì)量m=__________（用字母b，k表示）。19．（2022·河北邯鄲·二模）某小組設(shè)計(jì)了如圖所示裝置來(lái)驗(yàn)證加速度a與物體所受合外力F的關(guān)系。重物A的質(zhì)量為M，重物A、B用繞過(guò)光滑定滑輪的輕繩連接，在B的一邊放有6個(gè)質(zhì)量均為m的槽碼，此時(shí)A、B剛好平衡且保持靜止。豎直標(biāo)尺上固定兩個(gè)標(biāo)記C和D，C和D的距離為h。固定重物A在標(biāo)記C處，現(xiàn)將重物B上面的一個(gè)槽碼放在重物A上面。（1）由