《高考物理 第3章 牛頓定律 實驗 探究加速度與m、F關(guān)系（第8課時）復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理 第3章 牛頓定律 實驗 探究加速度與m、F關(guān)系（第8課時）復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

實驗 探究加速度與m、F關(guān)系 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（主要說明本節(jié)課要完成的任務(wù)，要目標(biāo)明確，簡捷明了） 1、掌握實驗的目的、原理、器材、實驗過程，誤差分析等。 2、學(xué)會控制變量法。 【重點、難點】 重點：實驗原理、過程 難點：誤差分析 【使用說明與學(xué)法指導(dǎo)】（主要交待學(xué)生應(yīng)該怎么樣做才能完成目標(biāo)） 1、通過閱讀教材熟悉實驗的目的、原理、器材、實驗過程等基本內(nèi)容 2、 【課前預(yù)習(xí)】（簡單介紹本節(jié)課要學(xué)習(xí)的概念、規(guī)律等知識點。） 1．學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律． 2．驗證牛頓第二定律． 3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法 【自我檢測】（主要用基本的題目，供學(xué)生理解課前預(yù)習(xí)中知識點） 1．（6分）（天津市五區(qū)縣2014年期末考試）某實驗小組利用打點計時器和斜面小車分析小車的運動情況，實驗裝置如圖。 (1)實驗中打點計時器所使用的電源為_________（填“交流電源”或“直流電源”） (2)下面為某同學(xué)打出的一條紙帶的一部分，描出O、A、B、C、D五個計數(shù)點（相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點未畫出）。用毫米刻度尺測量各點與O點間距離如圖中所示，則打B點時小車的速度為____0.62_____m/s，小車加速度為____1.8______。（保留兩位有效數(shù)字） 2、（2012年安徽卷）（圖1為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M。實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮　? （1）試驗中，為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行。接下來還需要進行的一項操作是 A. 將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動。 B. 將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動。 C. 將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋啡ゼ垘б约吧昂蜕巴?，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運動。 （2）實驗中要進行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是 A. M=20g, m=10g、15g、20g、25g、30g、40g B. M=200g, m=20g、40g、60g、80g、100g、120g C. M=400g, m=10g、15g、20g、25g、30g、40g D. M=400g, m=20g 40g、60g、80g、100g、120g Ⅰ⑴ B 解析：操作目的是平衡摩擦力，所以應(yīng)除去繩子的拉力，并有紙帶和運動，處于勻速時，說明恰好平衡。 ⑵ C 解析：當(dāng)用砂桶和砂子的重力當(dāng)做拉小車的力，則應(yīng)該讓砂桶和砂子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。 解析：依據(jù)題意得出x1,x2,x3,x4,x5,x6,,然后采用逐差法求加速度，取平均值，保留2位有效數(shù)字。 3．在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，以下做法正確的是( B ) A．平衡摩擦力時，應(yīng)將小盤用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上 B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力 C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源 D．求小車運動的加速度時，可用天平測出小盤和砝碼的質(zhì)量（M′和m′）以及小車質(zhì)量M，直接用公式求出. 4．在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，按實驗要求裝置好器材后，應(yīng)按一定步驟進行實驗，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請將合理的順序以字母代號填寫在下面的橫線上：____________________________________．( DCEABF)或（ DCEBAF ） A．保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測出加速度，重復(fù)幾次 B．保持小車質(zhì)量不變，改變小盤和砝碼的質(zhì)量，測出加速度，重復(fù)幾次 C．用天平測出小車和小盤的質(zhì)量 D．平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運動 E．掛上小盤，放進砝碼，接通打點計時器的電源，放開小車，在紙帶上打下一系列的點 F．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，分別畫出a一F和的圖線 5、（安徽省皖南八校2011屆高三第二次聯(lián)考）如圖甲所示，在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中，用裝有沙子的小桶通過細(xì)線繞過定滑輪拉著小車在長木板上作勻加速直線運動．通過改變沙的質(zhì)量的辦法來改變小車受到的作用力F，用打點計時器打出的紙帶測出小車的加速度a，得出若干組F和a的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出如圖乙所示的a-F圖線，發(fā)現(xiàn)圖線既不過原點又不是直線，其可能的原因是____________. A．沒有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較小 B．平衡摩擦力時，長木板的右端墊得過高，且小車的質(zhì)量較大． C．平衡摩擦力時，長木板的右端墊得過高，且沙子和小桶的質(zhì)量較大 D．平衡摩擦力時，長木板的右端墊得過低，且沙子和小桶的質(zhì)量較大 (Ⅰ． A D ) 【課內(nèi)探究】（用來講解較難知識點、重要的物理方法、解題技巧等） 6．（2012山東卷） （1）某同學(xué)利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律。物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上（尚未到達滑輪處）。從紙帶上便于測量的點開始，每5個點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖議所示。打點計時器電源的頻率為50Hz。 ①通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在相鄰計數(shù)點 和 之間某時刻開始減速。 ②計數(shù)點5對應(yīng)的速度大小為 m/s，計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為 m/s。（保留三位有效數(shù)字）。 ③物塊減速運動過程中加速度的大小為a= m/s2，若用a/g來計算物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)（g為重力加速度），則計算結(jié)果比動摩擦因數(shù)的真實值 （填“偏大”或“偏小”）。 21．（1）①6；7【或7；6】 ②1.00；1.20 ③2.00；偏大 解析：①根據(jù)勻加速直線運動的推論，相鄰相等時間內(nèi)位移之差是常數(shù)，可知開始位移之差為2cm，所以6和7之間某時刻開始減速。②計數(shù)點5對應(yīng)的速度大小為，計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為。③物塊減速運動過程中加速度的大小為，由于紙帶與打點計時器之間有摩擦阻力,則計算結(jié)果比動摩擦因數(shù)的真實值偏大. 7、（09年江蘇物理） “探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示。 （1）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙袋如圖乙所示。計時器打點的時間間隔為0.02s.從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離。該小車的加速度a=______m/s2.（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （2）平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：www. 砝碼盤中砝碼總重力F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度a（ms-2） 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70 請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖像. （3）根據(jù)提供的試驗數(shù)據(jù)作出的-F圖線不通過原點，請說明主要原因。 答案： (1) 0.16 (0.15也算對) ；（2）（見圖）；（3）未計入砝碼盤的重力。 解析：（1）處理勻變速直線運動中所打出的紙帶，求解加速度用公式，關(guān)鍵弄清公式中各個量的物理意義，為連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差，t為連需相等的時間間隔，如果每5個點取一個點，則連續(xù)兩點的時間間隔為t=0.1s，（3.68-3.52）m，帶入可得加速度=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度=0.15m/s2. （2）根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，合理的設(shè)計橫縱坐標(biāo)的刻度值，使圖線傾斜程度太小也不能太大，以與水平方向夾角45左右為宜。由此確定F的范圍從0設(shè)置到1N較合適，而a則從0到3m/s2較合適。設(shè)好刻度，根據(jù)數(shù)據(jù)確定個點的位置，將個點用一條直線連起來，延長交與坐標(biāo)軸某一點。如圖所示。 （3）處理圖象問題要注意圖線的斜率、交點、拐點、面積等意義，能正確理解這些量的意義則很多問題將會迎刃而解。與縱坐標(biāo)相交而不過原點，該交點說明當(dāng)不掛砝碼時，小車仍由加速度，即繩對小車仍有拉力，從此拉力的來源考慮很容易得到答案，是因為砝碼盤的重力，而在（2）問的圖表中只給出了砝碼的總重力，而沒有考慮砝碼盤的重力。 8、（合肥市2012年二檢測）某同學(xué)用如圖（a)所示裝置探究小車質(zhì)量一定時,加速度a與小車受力間的關(guān)系,在實驗中，他把帶輕質(zhì)定滑輪的長木板固定在水平桌面上，細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛砂桶，并把砂桶和砂的重力當(dāng)作小車受到的合力F0根據(jù)多次實驗數(shù)據(jù)畫出了如圖（b)所示的a—F關(guān)系圖線。 (1)針對該同學(xué)的實驗裝置及實驗結(jié)果，下列分析正確的是________ A.在小車運動時，繩對小車的拉力實際上略小于砂桶和砂的重力 B.在小車運動時，小車受到的合力實際上小于繩的拉力 C. a-F關(guān)系圖線不過原點，說明小車的加速度與實際受到的合力不成正比 D.由a- F關(guān)系.圖線可求得小車的質(zhì)量約為0.63kg (2) 圖（c)為某次實驗得到的一條紙帶，0、1、2、3、4、5為六個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出，量出1、3、5點到0點的距離分別為1.45 cm、6.50 cm 14. 65cm。計時器所用電源的頻率為50Hz,可得小車的加速度大小a=________m/s20 (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） 答案：AB 0.78 【拓展提升】（主要是提供給學(xué)生的較新題型、綜合性、有一點難度的題目） 1．（2014新課標(biāo)全國卷Ⅰ） 某同學(xué)利用圖(a)所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖，如圖(b)所示．實驗中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g，實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到，回答下列問題： 圖(a) 圖(b) (1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(選填“線性”或“非線性”)關(guān)系． (2)由圖(b)可知，am圖線不經(jīng)過原點，可能的原因是________． (3)若利用本實驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實驗中應(yīng)采取的改進措施是________，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是________． 22．(1)非線性　(2)存在摩擦力　(3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力　遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 [解析] 本題考查了驗證牛頓第二定律的實驗．(1)根據(jù)圖中描出的各點作出的圖像不是一條直線，故小車的加速度和鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系．(2)圖像不過原點，小車受到拉力但沒有加速度，原因是有摩擦力的影響．(3)平衡摩擦力之后，在滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，可以得出在小車質(zhì)量不變的情況下拉力與加速度成正比的結(jié)論． 2．如圖甲是利用氣墊導(dǎo)軌探究“在外力一定的條件下，物體加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置．實驗步驟如下： ①氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，并調(diào)至水平； ②用游標(biāo)卡尺測出擋光條的寬度為； ③由導(dǎo)軌上標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離為s； ④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動后釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2； ⑤從數(shù)字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間分別為Δ和Δ； ⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量為M ⑦改變滑塊的質(zhì)量重復(fù)步驟④⑤⑥進行多次實驗．據(jù)上述實驗完成下列問題： (1)關(guān)于實驗操作，下列說法正確的是＿＿＿ A．應(yīng)先接通光電門后釋放滑塊 B．調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平時，應(yīng)掛上砝碼 C．應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪使細(xì)線和氣墊導(dǎo)軌平行 D．每次都應(yīng)將滑塊從同一位置靜止釋放 (2)用測量物理量的字母表示滑塊加速度a=＿＿＿＿＿＿ (3)由圖乙畫出的圖線(實線)，可得到砝碼和砝碼盤的總重力G=＿＿＿＿＿＿N (4)在探究滑塊加速度a和質(zhì)量M間的關(guān)系時，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出如圖乙所示的圖線，發(fā)現(xiàn)圖線與理論值(虛線)有一定的差距，可能原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿． 10．（8分）⑴AC ⑵ ⑶約2.5 ⑷沒有選取滑塊和砝碼一起作為研究對象（或答“M沒有加上砝碼和砝碼盤的質(zhì)量”也正確） (各2分) 【課后總結(jié)】[學(xué)完本節(jié)課，你一定要歸納一下物理方法或解題方法，標(biāo)記出自己還沒有掌握的或者有疑問的點，并督促自己盡快解決。] 歸納內(nèi)容：