2019_2020学年高中物理第四章牛顿运动定律专题强化实验：验证牛顿第二定律学案新人教版必修1

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1、专题强化　实验：验证牛顿第二定律1．在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示.F/N0.200.300.400.500.60a/(m·s－2)0.110.190.290.400.51(1)根据表中的数据在图1所示的坐标系中作出a－F图象．图1(2)图象斜率的物理意义是_______________________________________________．(3)小车和砝码的总质量为________kg.(4)图线(或延长线

2、)在F轴上的截距的物理意义是___________________________．答案　(1)见解析图　(2)小车和砝码总质量的倒数　(3)1　(4)小车受到的阻力为0.1N解析　(1)根据所给数据在所给坐标系中准确描点，作出的a－F图象如图所示．(2)根据(1)中图象可以判断图象斜率表示小车和砝码总质量的倒数．(3)由(1)中图象可得＝，解得M＝1kg.(4)由a－F图象可知，当力F＝0.1N时，小车开始运动，说明小车受到的阻力为0.1N.2.某实验小组欲以如图2所示实验装置“探究加速度与物体受

3、力和质量的关系”．图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器(未画出)相连，小车的质量为m1，小盘(及砝码)的质量为m2.图2(1)下列说法正确的是________．A．实验时先放开小车，再启动计时器B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力C．本实验中应满足m2远小于m1的条件D．在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作a－m1图象(2)实验中，得到一条打点的纸带，如图3所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已

4、量出，则打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的计算式为vF＝________，小车加速度的计算式a＝________.图3(3)某同学平衡好摩擦阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度a与砝码重力F的关系图象如图4所示．若牛顿第二定律成立，重力加速度g＝10m/s2，则小车的质量为________kg，小盘的质量为________kg.图4(4)实际上，在砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增大，将趋近于某一极限值，此极限值为________m/s2.答案　(

5、1)C　(2)　　(3)2.0　0.06　(4)10解析　(1)实验时应先启动计时器，再放开小车，A项错；每次改变小车质量时，不用重新平衡摩擦力，B项错；实验要求m2≪m1，C项对；D项中应作a－m2或a－F图象，D错．(2)中间时刻的速度等于整段位移的平均速度，故vF＝EG＝，由逐差法知a＝.(3)由题图a－F图线可知：a＝＋0.3，即图线的斜率k＝，可求解得m1≈2.0kg.当F＝0时，a＝0.3m/s2，此时a＝＝，所以m0＝0.06kg.(4)当砝码重力越来越大时，a＝，即m无限大时，a趋向

6、于g.3．某同学设计了如下实验方案用来“验证牛顿第二定律”：①如图5甲所示，将木板有定滑轮的一端垫起，将滑块通过细绳与带夹子的重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤下夹一纸带，穿过打点计时器．调整木板倾角，直到向下轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动．②如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板上靠近定滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使滑块由静止开始加速运动．打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，打出的纸带如图丙所示，A、B、C、D、E是纸带

7、上的五个计数点．图5(1)图乙中滑块下滑的加速度为________m/s2.(结果保留两位有效数字)(2)若重锤质量为m，滑块质量为M，重力加速度为g，则滑块加速下滑时受到的合力大小为_______．(3)某同学在保持滑块质量不变的情况下，通过多次改变滑块所受合力F，由实验数据作出的a－F图象如图6所示，则滑块的质量为________kg.(结果保留两位有效数字)图6答案　(1)3.9　(2)mg　(3)1.0(0.9～1.1均可)解析　(1)充分利用纸带中数据，用逐差法得到a＝≈3.9m/s2.(

8、2)滑块通过细绳与带夹子的重锤相连，滑块匀速下滑，说明滑块重力沿斜面向下的分力和摩擦力之差大小等于重锤的重力大小，取下细绳和重锤，滑块加速下滑受到的合力大小为mg.(3)a－F图线的斜率表示质量的倒数，可得到滑块的质量约为1.0kg.4．某实验小组设计了如图7甲所示的实验装置“研究加速度和力的关系”．实验装置主要部件为位移传感器的发射器和接收器，分别固定在轨道右端和小车上；通过传感器测定两者间位移变化，从而测出小车的加速度．图7(1)在该实验中采用的方法是______