2022年高考物理 第3章 牛頓定律 實驗 探究加速度與m、F關(guān)系（第8課時）復習導學案

2022年高考物理 第3章 牛頓定律 實驗 探究加速度與m、F關(guān)系（第8課時）復習導學案【學習目標】（主要說明本節(jié)課要完成的任務(wù)，要目標明確，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、學會控制變量法?！局攸c、難點】重點：實驗原理、過程 難點：誤差分析【使用說明與學法指導】（主要交待學生應該怎么樣做才能完成目標）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、【課前預習】（簡單介紹本節(jié)課要學習的概念、規(guī)律等知識點。）1學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，供學生理解課前預習中知識點）1（6分）（天津市五區(qū)縣xx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、（xx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線對小車拉力的大小。（1）試驗中，為了使細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?shù)母叨?，讓小車連著已經(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?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，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、40gB. M=200g, m=20g、40g、60g、80g、100g、120gC. M=400g, m=10g、15g、20g、25g、30g、40gD. M=400g, m=20g 40g、60g、80g、100g、120g B解析：操作目的是平衡摩擦力，所以應除去繩子的拉力，并有紙帶和運動，處于勻速時，說明恰好平衡。 C 解析：當用砂桶和砂子的重力當做拉小車的力，則應該讓砂桶和砂子的質(zhì)量遠小于小車的質(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，應將小盤用細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，在小車里加砝碼，測出加速度，重復幾次 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xx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( 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（xx山東卷）（1）某同學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。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。計數(shù)點5對應的速度大小為 m/s，計數(shù)點6對應的速度大小為 m/s。（保留三位有效數(shù)字）。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）6；7【或7；6】 1.00；1.20 2.00；偏大解析：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。計數(shù)點5對應的速度大小為，計數(shù)點6對應的速度大小為。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：砝碼盤中砝碼總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a（m·s-2）0.691.181.662.182.70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。與縱坐標相交而不過原點，該交點說明當不掛砝碼時，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xx年二檢測）某同學用如圖（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aF關(guān)系圖線。(1)針對該同學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】（主要是提供給學生的較新題型、綜合性、有一點難度的題目）1（xx·新課標全國卷） 某同學利用圖(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，則實驗中應采取的改進措施是_，鉤碼的質(zhì)量應滿足的條件是_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：氣墊導軌放在水平桌面上，并調(diào)至水平；用游標卡尺測出擋光條的寬度為；由導軌上標尺讀出兩光電門中心之間的距離為s；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；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所用的時間分別為和；用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量為M改變滑塊的質(zhì)量重復步驟進行多次實驗據(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應先接通光電門后釋放滑塊B調(diào)節(jié)氣墊導軌水平時，應掛上砝碼C應調(diào)節(jié)定滑輪使細線和氣墊導軌平行D每次都應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）AC 約2.5 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)】學完本節(jié)課，你一定要歸納一下物理方法或解題方法，標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：