2018届高考物理一轮复习 实验 专题 验证牛顿运动定律导学案1

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1、实验:验证牛顿运动定律知识梳理注意事项1.实验方法:控制变量法。2.平衡摩擦力:不悬挂小盘,但小车连着纸带3.不重复:不重复平衡摩擦力。4.实验条件:M≫m。小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。5.一先一后一按住:先接通电源,后放小车,且在小车到达滑轮前按住小车。6.作图:作图时两轴标度比例要适当,各量须采用国际单位。误差分析1.因实验原理不完善引起的误差:本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。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

2、细绳不严格与木板平行都会引起误差。考点精练热点一 实验原理与基本操作【例1】 图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。图1(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是__________(填正确答案标号)。A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出

3、的纸带判断小车是否做匀速运动B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是__________(填正确答案标号)。A.M=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40gB.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120gC.M=400g,m=10

4、g、15g、20g、25g、30g、40gD.M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g(3)图2是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为:xAB=4.22cm、xBC=4.65cm、xCD=5.08cm、xDE=5.49cm、xEF=5.91cm,xFG=6.34cm。已知打点计时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度a=________m/s2。(结果保留二位有效数字)图2解析 (1)小车在运

5、动过程中受到重力、支持力、纸带的拉力、木板对小车的摩擦力和细线拉力的作用。为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合力,应把木板的一端垫起适当的高度,以使重力、支持力、纸带的拉力和摩擦力的合力为零,即小车做匀速运动,因此在进行这一操作时,不应挂砂桶,小车应连接纸带,A、C项错误,B项正确。(2)由于细线的拉力不易测量,本实验中用砂和砂桶的总重力来代替细线的拉力,而砂桶做加速运动,设加速度大小为a,则FT=m(g-a),当砂桶的加速度很小时,FT近似等于mg,因此实验中应控制实验条件,使砂桶的加速度很小。只有当小车的质量远大于

6、砂和砂桶的总质量时,小车和砂桶的加速度才很小,细线的拉力才近似等于砂和砂桶的总重力。C项正确。(3)相邻两计数点间的时间T=0.1s,由Δx=aT2可得a=,代入数据解得a=0.42m/s2。答案 (1)B (2)C (3)0.42热点二 数据处理及误差分析【例2】 某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验。图3甲为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车的拉力F等于细砂和小桶的总重力,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求

7、得。图3(1)图乙为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz。根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为__________m/s,小车的加速度大小为__________m/s2。(结果均保留两位有效数字)(2)在“探究加速度a与质量m的关系”时,某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注,但尚未完成图象(如图4所示)。请继续帮助该同学作出坐标系中的图象。(3)在“探究加速度a与合力F的关系”时,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图5,该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的原因

8、。答:______________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 (1)AC这段位移的平均速度等于AC

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