(新課標(biāo))河南省2015高考物理總復(fù)習(xí)講義 第3章 加強(qiáng)1講 牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用
《(新課標(biāo))河南省2015高考物理總復(fù)習(xí)講義 第3章 加強(qiáng)1講 牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(新課標(biāo))河南省2015高考物理總復(fù)習(xí)講義 第3章 加強(qiáng)1講 牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用(19頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 加強(qiáng)一講 牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用 考點(diǎn)一 [21] 動力學(xué)中整體法與隔離法的應(yīng)用 一、整體法的選取原則 若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且不需要求物體之間的作用力,可以把它們看成一個整體,分析整體受到的合外力,應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量). 二、隔離法的選取原則 若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同,或者要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力時,就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來,應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解. 三、整體法、隔離法的交替運(yùn)用原則 若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且要求物體之間的作用力時,可以先用整體法求出加速度,然后再用隔離法選取合適的研究對象,應(yīng)用牛頓第二定
2、律求作用力.即“先整體求加速度,后隔離求內(nèi)力”. ——————[1個示范例]—————— 圖3-3-1 (2012江蘇高考)如圖3-3-1所示,一夾子夾住木塊,在力F作用下向上提升.夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、M,夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為f.若木塊不滑動,力F的最大值是( ) A. B. C.-(m+M)g D.+(m+M)g 【審題指導(dǎo)】 (1)木塊從兩側(cè)均受到向上的摩擦力,且大小相同 (2)當(dāng)夾子與木塊兩側(cè)的靜摩擦力達(dá)到最大值時,木塊剛要相對夾子滑動,對應(yīng)拉力F最大 【解析】 對整個系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律: F-(M+m)g=(M+m)
3、a① 對M應(yīng)用牛頓第二定律:2f-Mg=Ma② 由①②聯(lián)立可得:F=,故A正確. 【答案】 A 整體法與隔離法常涉及的問題類型 (1)涉及滑輪的問題:若要求繩的拉力,一般都采用隔離法. (2)水平面上的連接體問題:①這類問題一般是連接體(系統(tǒng))各物體保持相對靜止,即具有相同的加速度.解題時,一般采用先整體、后隔離的方法.②建立直角坐標(biāo)系時也要考慮矢量正交分解越少越好的原則,或者正交分解力,或者正交分解加速度. (3)斜面體與物體組成的連接體的問題:當(dāng)物體具有沿斜面方向的加速度,而斜面體相對于地面靜止時,解題時一般采用隔離法分析. ——————[1個預(yù)測
4、例]—————— 如圖3-3-2甲所示,質(zhì)量為M的小車放在光滑的水平面上.小車上用細(xì)線懸吊一質(zhì)量為m的小球,M>m.現(xiàn)用一力F水平向右拉小球,使小球和車一起以加速度a向右運(yùn)動時,細(xì)線與豎直方向成α角,細(xì)線的拉力為T;如圖3-3-2乙所示,若用一力F′水平向左拉小車,使小球和車一起以加速度a′向左運(yùn)動時,細(xì)線與豎直方向也成α角,細(xì)線的拉力為T′.則( ) 圖3-3-2 A.a(chǎn)′=a,T′=T B.a(chǎn)′>a,T′=T C.a(chǎn)′<a,T′=T D.a(chǎn)′>a,T′>T 【解析】 對圖甲整體分析,由牛頓第二定律得a=,對小球受力分析如圖(a)所示,因此有F-Tsi
5、n α=ma,Tcos α=mg;對圖乙小球受力分析如圖(b)所示,因此有T′sin α=ma′,T′cos α=mg,解得T′=T=mg/cos α,a=gtan α,a′=gtan α,由于M>m,故a′>a. 【答案】 B 考點(diǎn)二 [22] 動力學(xué)中的臨界極值問題分析 一、臨界狀態(tài)與臨界條件 當(dāng)物體的運(yùn)動從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時必然有一個轉(zhuǎn)折點(diǎn),這個轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對應(yīng)的狀態(tài)叫做臨界狀態(tài);在臨界狀態(tài)時必須滿足的條件叫做臨界條件. 二、臨界或極值條件的標(biāo)志 1.有些題目中有“剛好”、“恰好”、“正好”等字眼,明顯表明題述的過程存在著臨界點(diǎn). 2.若題目中有“取值范圍”、“多長時間
6、”、“多大距離”等詞語,表明題述的過程存在著“起止點(diǎn)”,而這些起止點(diǎn)往往就是臨界狀態(tài). 三、臨界問題的常用解法 1.極限法:把物理問題(或過程)推向極端,從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來,以達(dá)到正確解決問題的目的. 2.假設(shè)法:臨界問題存在多種可能,特別是非此即彼兩種可能時.或變化過程中可能出現(xiàn)臨界條件,也可能不出現(xiàn)臨界條件時,往往用假設(shè)法解決問題. 3.?dāng)?shù)學(xué)方法:將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)公式,根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式解出臨界條件. ——————[1個示范例]—————— 如圖3-3-3所示,光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m的A、B兩個物體, A、B間的最大靜摩擦力為μmg,現(xiàn)用水
7、平拉力F拉B,使A、B以同一加速度運(yùn)動,則拉力F的最大值為( ) 圖3-3-3 A.μmg B.2μmg C.3μmg D.4μmg 【解析】 當(dāng)A、B之間恰好不發(fā)生相對滑動時力F最大,此時,對于A物體所受的合外力為μmg,由牛頓第二定律知aA==μg;對于A、B整體,加速度a=aA=μg,由牛頓第二定律得F=3ma=3μmg. 【答案】 C ——————[1個預(yù)測例]—————— 圖3-3-4 如圖3-3-4所示,一輕質(zhì)彈簧的一端固定于傾角θ=30的光滑斜面的頂端,另一端系有質(zhì)量m=0.5 kg的小球,小球被一垂直于斜面的擋板擋住,此時彈簧恰好為自然
8、長度.現(xiàn)使擋板以恒定加速度a=2 m/s2沿斜面向下運(yùn)動(斜面足夠長),已知彈簧的勁度系數(shù)k=50 N/m,g取10 m/s2. (1)求小球開始運(yùn)動時擋板對小球的彈力的大小. (2)求小球從開始運(yùn)動到與擋板分離時彈簧的伸長量. (3)判斷小球與擋板分離后能否回到原出發(fā)點(diǎn)?請簡述理由. 【審題指導(dǎo)】 (1)初始時刻,彈簧處于自然長度,小球受重力和擋板的支持力. (2)球與擋板分離的臨界條件為二者之間作用力恰為零. 【解析】 (1)設(shè)小球受擋板的作用力為F1,因?yàn)殚_始時彈簧對小球作用力為零,由牛頓第二定律得:mgsin θ -F1=ma F1=1.5 N. (2)設(shè)小球受彈簧的拉
9、力為F2,因?yàn)樾∏蚺c擋板分離時,擋板對小球的作用力為零,由牛頓第二定律得:mgsin θ-F2=ma F2=1.5 N 由胡克定律得:F2=kx,x=3 cm, (3)小球與擋板分離后不能回到原出發(fā)點(diǎn).因?yàn)檎麄€過程中擋板對小球的作用力沿斜面向上,小球位移沿斜面向下,擋板對小球做負(fù)功,小球和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能減?。? 【答案】 見解析 考點(diǎn)三 [23] 動力學(xué)圖象問題 一、圖象的類型 1.已知物體在一運(yùn)動過程中所受的某個力隨時間變化的圖線,要求分析物體的運(yùn)動情況. 2.已知物體在一運(yùn)動過程中速度、加速度隨時間變化的圖線,要求分析物體的受力情況. 二、問題的實(shí)質(zhì) 是力與運(yùn)動的
10、關(guān)系問題,求解這類問題的關(guān)鍵是理解圖象的物理意義,理解圖象的軸、點(diǎn)、線、截、斜、面六大功能. ——————[1個示范例]—————— (多選)靜止在光滑水平面上的物體,同時受到在同一直線上的力F1、F2作用,F(xiàn)1、F2隨時間變化的圖象如圖3-3-5所示,則a-t圖象和v-t圖象是圖中的( ) 圖3-3-5 【解析】 由F-t圖知,物體所受合力,在0~t0時間內(nèi)均勻減小,在t0~2t0時間內(nèi)均勻增大.根據(jù)牛頓第二定律知A對,B錯.由速度和加速度的關(guān)系知,C對,D錯. 【答案】 AC ——————[1個預(yù)測例]—————— 質(zhì)量為2 kg的物體在水平推力F的作用
11、下沿水平面做直線運(yùn)動,一段時間后撤去F,其運(yùn)動的v-t圖象如圖3-3-6所示.g取10 m/s2,求: 圖3-3-6 (1)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ; (2)水平推力F的大??; (3)0~10 s內(nèi)物體運(yùn)動位移的大小. 【解析】 (1)設(shè)物體做勻減速直線運(yùn)動的時間為Δt2、加速度為a2,則 a2==-2 m/s2① 設(shè)物體所受的摩擦力為Ff,根據(jù)牛頓第二定律,有 Ff=ma2② Ff=-μmg③ 聯(lián)立②③得 μ==0.2.④ (2)設(shè)物體做勻加速直線運(yùn)動的時間為Δt1、加速度為a1,則 a1==1 m/s2⑤ 根據(jù)牛頓第二定律,有 F+Ff=ma1⑥ 聯(lián)
12、立③⑥得F=μmg+ma1=6 N. (3)根據(jù)v-t圖象圍成的面積,得 x=x1+x2=(2+8)6 m+84 m=46 m. 【答案】 (1)0.2 (2)6 N (3)46 m 動力學(xué)中的“滑塊、滑板組合模型” 一、模型特點(diǎn) 1.上、下疊放兩個物體,并且兩物體在摩擦力的相互作用下發(fā)生相對滑動. 2.常見兩種位移關(guān)系 滑塊由滑板的一端運(yùn)動到另一端的過程中,(1)若滑塊和滑板同向運(yùn)動,位移之差等于板長;(2)反向運(yùn)動時,位移之和等于板長. 二、解題思路 1.分析滑塊和木板的受力情況,根據(jù)牛頓第二定律分別求出滑塊和木板的加速度. 2.對滑塊和木板進(jìn)行運(yùn)動情況分
13、析,找出滑塊和木塊之間的位移關(guān)系或速度關(guān)系,建立方程. 【規(guī)范解答】 在力F作用過程中,M和m都做勻加速直線運(yùn)動,經(jīng)過t1撤掉力F后,m繼續(xù)做勻加速運(yùn)動,M做勻減速運(yùn)動,當(dāng)兩者達(dá)到共同速度時,如果m恰好滑到M的左端,則時間為最短時間,作v-t圖象如圖示. 設(shè)t1時刻撤掉力F,此時,滑塊的速度為v2,木板的速度為v1,t2時刻達(dá)到最終速度v3,陰影部分的面積為板長L. 在0~t1的過程中,由牛頓第二定律得: 對滑塊:μmg=ma2,v2=a2t1① 對木板:F-μmg=Ma1,v1=a1t1② 撤去力F后,木板的加速度變?yōu)閍3,則:μmg=Ma3③ 由v-t圖象知
14、:L=(v1-v2)t1+(v1-v2)(t2-t1)=(v1-v2)t2,④ v1-a3(t2-t1)=v2+a2(t2-t1)⑤ 聯(lián)立以上各式得:t1=1 s.⑥ 【答案】 1 s (2013江蘇高考)如圖3-3-8所示,將小砝碼置于桌面上的薄紙板上,用水平向右的拉力將紙板迅速抽出,砝碼的移動很小,幾乎觀察不到,這就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn).若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2,各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ,重力加速度為g. 圖3-3-8 (1)當(dāng)紙板相對砝碼運(yùn)動時,求紙板所受摩擦力的大小; (2)要使紙板相對砝碼運(yùn)動,求所需拉力的大小; (3)本實(shí)
15、驗(yàn)中,m1=0.5 kg,m2=0.1 kg,μ=0.2,砝碼與紙板左端的距離d=0.1 m,取g=10 m/s2.若砝碼移動的距離超過l=0.002 m,人眼就能感知.為確保實(shí)驗(yàn)成功,紙板所需的拉力至少多大?
【解析】 (1)砝碼對紙板的摩擦力f1=μm1g,桌面對紙板的摩擦力f2=μ(m1+m2)g,紙所受的摩擦力
f=f1+f2=μ(2m1+m2)g.
(2)設(shè)砝碼的加速度為a1,紙板的加速度為a2,則
f1=m1a1,F(xiàn)-f1-f2=m2a2
發(fā)生相對運(yùn)動的條件a1
16、1+d=a2t 紙板抽出后,砝碼在桌面上運(yùn)動的距離x2=a3t,l=x1+x2 且a1=a3,a1t1=a3t2,聯(lián)立以上各式解得 F=2μ[m1+(1+)m2]g,代入數(shù)據(jù)求得F=22.4 N 【答案】 (1)μ(2m1+m2)g (2)F>2μ(m1+m2)g (3)22.4 N ⊙連接體問題 1.(2014屆南京模擬)如圖3-3-9所示,兩塊粘連在一起的物塊a和b的質(zhì)量分別為ma和mb,把它放在水平的光滑桌面上.現(xiàn)同時給它們施加方向如圖所示的推力Fa和拉力Fb.已知Fa>Fb,則a對b的作用力( ) 圖3-3-9 A.必為推力 B.必為拉力 C.可能為推力,
17、也可能為拉力 D.不可能為零 【解析】 該題考查加速度相同的連接體,可采用整體法求加速度、隔離法求相互作用力.選整體為研究對象,F(xiàn)a+Fb=(ma+mb)a,a=,選b為研究對象,設(shè)作用力為FN,則FN+Fb=mba,F(xiàn)N==.由于Fa>Fb,但a、b的質(zhì)量關(guān)系未知,所以FN可能為正,也可能為負(fù).故C選項(xiàng)正確. 【答案】 C ⊙圖象問題 2.(2013浙江高考)如圖3-3-10所示,水平木板上有質(zhì)量m=1.0 kg的物塊,受到隨時間t變化的水平拉力F作用,用力傳感器測出相應(yīng)時刻物塊所受摩擦力Ff的大?。≈亓铀俣? g=10 m/s2,下列判斷正確的是( ) 圖
18、3-3-10 A.5 s內(nèi)拉力對物塊做功為零 B.4 s末物塊所受合力大小為4.0 N C.物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.4 D.6 s~9 s內(nèi)物塊的加速度大小為2.0 m/s2 【解析】 對物塊受力分析,分析圖象中各段的運(yùn)動規(guī)律,結(jié)合牛頓運(yùn)動定律及做功的條件分析各選項(xiàng). 由圖象知物塊前4 s靜止,4 s~5 s內(nèi)物塊做加速運(yùn)動,前5 s內(nèi)拉力對物塊做功不為零,故A選項(xiàng)錯誤;4 s末物塊靜止,所受合力為零,B選項(xiàng)錯誤;由4 s之后的運(yùn)動情況判斷其受滑動摩擦力Ff=μmg=3.0 N,得μ=0.3,C選項(xiàng)錯誤;由牛頓第二定律可知4 s后物塊的加速度a==2.0 m/s2,D選項(xiàng)正
19、確. 【答案】 D ⊙臨界和極值問題 圖3-3-11 3.(多選)如圖3-3-11所示,小車內(nèi)有一質(zhì)量為m的物塊,一輕質(zhì)彈簧兩端與小車和物塊相連,處于壓縮狀態(tài)且在彈性限度內(nèi).彈簧的勁度系數(shù)為k,形變量為x,物塊和小車之間的動摩擦因數(shù)為μ.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.運(yùn)動過程中,物塊和小車始終保持相對靜止,則下列說法正確的是( ) A.若μmg小于kx,則小車的加速度方向一定向左 B.若μmg小于kx,則小車的加速度最小值為a=,且小車只能向左加速運(yùn)動 C.若μmg大于kx,則小車的加速度方向可以向左也可以向右 D.若μmg大于kx,則小車的加速度最大值為,最小值為 【
20、解析】 若μmg小于kx,而彈簧又處于壓縮狀態(tài),則物塊所受彈簧彈力和靜摩擦力的合力水平向左,即小車的加速度一定向左,A對;由牛頓第二定律得kx-f=ma,當(dāng)f=μmg時,加速度方向向左且最小值為amin=,隨著加速度的增大,f減小到零后又反向增大,當(dāng)再次出現(xiàn)f=μmg時,加速度方向向左達(dá)最大值amax=,但小車可向左加速,也可向右減速,B錯;若μmg大于kx,則物塊所受彈簧彈力和靜摩擦力的合力(即加速度)可能水平向左,也可能水平向右,即小車加速度方向可以向左也可以向右,C對;當(dāng)物塊的合外力水平向右時,加速度的最大值為,物塊的合外力水平向左時,加速度的最大值為,則小車的加速度最大值為,最小值為0
21、,D錯. 【答案】 AC ⊙滑塊木板模型 圖3-3-12 4.(多選)如圖3-3-12所示,長木板放置在水平面上,一小物塊置于長木板的中央,長木板和物塊的質(zhì)量均為m,物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ,木板與水平面間的動摩擦因數(shù)為,已知最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,重力加速度為g,現(xiàn)對物塊施加一水平向右的拉力F,則木板加速度大小a可能是( ) A.a(chǎn)=μg B.a(chǎn)= C.a(chǎn)= D.a(chǎn)=- 【解析】 當(dāng)F較大,二者發(fā)生相對滑動時,對木板有:μmg-2mg=ma,所以a=g;當(dāng)F較小,二者一起加速時,有:F-2mg=2ma,所以a=-g,故選項(xiàng)C、D正確
22、. 【答案】 CD ⊙動力學(xué)中的v-t圖象問題 5. 圖3-3-13 (2012安徽高考)質(zhì)量為0.1 kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落,該下落過程對應(yīng)的v-t圖象如圖3-3-13所示.彈性球與水平地面相碰后離開地面時的速度大小為碰撞前的.設(shè)球受到的空氣阻力大小恒為f,取g=10 m/s2,求: (1)彈性球受到的空氣阻力f的大??; (2)彈性球第一次碰撞后反彈的高度h. 【解析】 (1)由v-t圖象可知,彈性球下落過程的加速度為 a1== m/s2=8 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律,得mg-f=ma1 所以彈性球受到的空氣阻力f=mg-ma1=(0.110-0.
23、18) N=0.2 N. (2)彈性球第一次反彈后的速度v1=4 m/s=3 m/s 根據(jù)牛頓第二定律,得彈性球上升的加速度為a2== m/s2=12 m/s2 根據(jù)v2-v=-2ah,得彈性球第一次反彈的高度 h== m=0.375 m. 【答案】 (1)0.2 N (2)0.375 m 實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律. 2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系. 3.掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法. 實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平、刻度尺、砝碼、薄木塊.
24、 實(shí)驗(yàn)原理 采取控制變量法,即先控制一個參量——小車的質(zhì)量M不變,探究加速度a與力F的關(guān)系;再控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變,即力F不變,探究加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系. 實(shí)驗(yàn)步驟 圖3-4-1 1.用天平測量小盤的質(zhì)量m′和小車的質(zhì)量m. 2.按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車牽引力). 3.平衡摩擦力:在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊,使小車勻速下滑. 4.小盤通過細(xì)繩繞過滑輪系于小車上,先通電源后放開小車,取下紙帶編號碼. 5.保持小車的質(zhì)量m不變,改變砝碼和小盤的質(zhì)量m′,重復(fù)步驟4. 6.在每條紙帶上選取一段比
25、較理想的部分,測加速度a. 7.描點(diǎn)作圖,作a-F的圖象. 8.保持砝碼和小盤的質(zhì)量m′不變,改變小車質(zhì)量m,重復(fù)步驟4和6,作a-圖象. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 加速度與合外力成正比,與質(zhì)量成反比. 注意事項(xiàng) 1.在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動. 2.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出.只有如此,小車受到的拉力才可視為等于小盤和砝碼的總重力. 3.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車. 4.作圖
26、象時,要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè). 5.作圖時兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng),各量須采用國際單位.這樣作圖線時,坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密,誤差會小些. 誤差來源 1.測量誤差 (1)質(zhì)量的測量. (2)打點(diǎn)間隔距離的測量. 2.操作誤差 (1)拉線或紙帶與木板不平行. (2)傾斜角度不當(dāng),平衡摩擦力不準(zhǔn). 3.原理誤差 本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力),存在系統(tǒng)誤差. 考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理與注意事項(xiàng) (2012安徽高考)圖3-4-2為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)
27、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(shí)驗(yàn)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)實(shí)驗(yàn)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)長木板一端滑輪的高度,使細(xì)線與長木板平行.接下來還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是( ) 圖3-4-2 A.將長木板水平放置,讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶,給打點(diǎn)計(jì)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(yùn)動,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動 B.將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?,讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶,撤去砂和砂桶,給打點(diǎn)計(jì)時器通電,輕推小車,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動 C.將長木
28、板的一端墊起適當(dāng)?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(yùn)動 (2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取,以下最合理的一組是( ) A.M=200 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B.M=200 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C.M=400 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D.M=400 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g (3)圖3-4-3是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰的兩
29、個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出,量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為:sAB=4.22 cm、sBC=4.65 cm、sCD=5.08 cm、sDE=5.49 cm,sEF=5.91 cm,sFG=6.34 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時器的工作頻率為50 Hz,則小車的加速度a=________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖3-4-3 【解析】 (1)在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中,為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力,則需要平衡摩擦力,并使細(xì)線與長木板平行.平衡摩擦力的方法是只讓小車牽引紙帶(撤去砂及砂桶),紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器,并墊高長木板不帶滑輪的一端,打點(diǎn)計(jì)時器接通電源工作.如果打
30、出紙帶上的點(diǎn)跡分布均勻,則說明小車做勻速運(yùn)動.故選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A、C錯誤. (2)在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中,為使細(xì)線對小車的拉力等于砂及砂桶的總重力,則 M?m,且盡可能地多做幾組.故選項(xiàng)C最合理. (3)根據(jù)題意,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T=0.1 s, 根據(jù)Δs=aT2,得, sDE-sAB=3a1T2 sEF-sBC=3a2T2 sFG-sCD=3a3T2 所以小車的加速度 a===0.42 m/s2. 【答案】 (1)B (2)C (3)0.42 考點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 (2013山西省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用打點(diǎn)計(jì)時器探究物體的加速度與物
31、體的質(zhì)量之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,不改變拉力,只改變物體的質(zhì)量,得到了如表所示的幾組數(shù)據(jù),其中第3組數(shù)據(jù)還未算出加速度,但對應(yīng)該組已打出了紙帶,如圖所示(長度單位:cm),圖3-4-4中各點(diǎn)為每5個打點(diǎn)選出的計(jì)數(shù)點(diǎn)(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)未標(biāo)出). 圖3-4-4 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 小車質(zhì)量/g 200 300 400 500 600 700 小車加速度/ms-2 2.00 1.33 0.79 0.67 0.40 小車質(zhì)量的倒數(shù)/kg-1 5.00 3.33 2.50 2.00 1.67 1.00 (1)請由紙帶上的數(shù)
32、據(jù),計(jì)算出缺少的加速度值并填入表中(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)). (2)請?jiān)趫D3-4-5中建立合適的坐標(biāo),將表中各組數(shù)據(jù)用小黑點(diǎn)描在坐標(biāo)紙上,并作出平滑的圖線. 圖3-4-5 (3)由圖象得出的結(jié)論: ________________________________________________________________________. 【解析】 (1)由逐差法得 a= = ==10-2 m/s2≈0.99 m/s2 (2)描點(diǎn)繪圖,如圖所示 (3)由圖象知a-圖象是一條通過原點(diǎn)的傾斜直線,即在拉力一定時,物體的加速度與質(zhì)量成反比. 【答案】 (1)0
33、.99 (2)見解析 (3)拉力一定時,物體的加速度與質(zhì)量成反比 考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新 (2013新課標(biāo)全國卷Ⅰ)圖3-4-6為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.實(shí)驗(yàn)步驟如下: 圖3-4-6 ①用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m;用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d;用米尺測量兩光電門之間的距離s; ②調(diào)整輕滑輪,使細(xì)線水平; ③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字毫秒計(jì)分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間ΔtA和ΔtB,求出加速度a; ④多次重復(fù)步驟③,求a的平均值; ⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)μ. 回答下列問題: (1)
34、測量d時,某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1 mm)的示數(shù)如圖3-4-7所示,其讀數(shù)為________cm. 圖3-4-7 (2)物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a=________. (3)動摩擦因數(shù)μ可用M、m、和重力加速度g表示為μ=________. (4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平,由此引起的誤差屬于________(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”). 【解析】 (1)d=0.9 cm+120.05 mm=0.9 cm+0.060 cm=0.960 cm. (2)由v=得,vA=,vB=,物塊做勻加速直線運(yùn)動,則v-v=2ax,即2-2=2as,得
35、a=. (3)整體運(yùn)用牛頓第二定律得:mg-μMg=(M+m),則μ=. (4)由實(shí)驗(yàn)裝置引起的誤差為系統(tǒng)誤差. 【答案】 (1)0.960 (2) (3) (4)系統(tǒng)誤差 [高考命題角度分析] 一、本題創(chuàng)新點(diǎn)分析 1.真題溯源——本題實(shí)驗(yàn)用到的器材:一端帶輪的長木板、滑塊與課本實(shí)驗(yàn)相同,其運(yùn)動形式也是滑塊在重物作用下沿長木板運(yùn)動. 2.創(chuàng)新亮點(diǎn)——該題沒有平衡摩擦力問題,加速度沒有利用打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶來求,而是用光電門測速度,用運(yùn)動學(xué)公式算出,實(shí)驗(yàn)沒有驗(yàn)證牛頓第二定律,而是應(yīng)用牛頓第二定律列式求動摩擦因數(shù). 二、本實(shí)驗(yàn)的其他改進(jìn)創(chuàng)新思路 (一)實(shí)驗(yàn)器材的改變 如果還是測
36、量動摩擦因數(shù),不用光電門,仍然沿用打點(diǎn)計(jì)時器,紙帶的辦法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與該題辦法比較,有什么不足? 【提示】 誤差變大,因?yàn)榧垘c打點(diǎn)計(jì)時器之間有摩擦力. (二)實(shí)驗(yàn)原理的改變 測動摩擦因數(shù),可以避開測加速度,比如用力平衡的辦法即用一個彈簧測力計(jì)勻速拉動木板上的滑塊或滑塊與彈簧測力計(jì)不動,抽動下面的木板,這兩種辦法有什么不足? 【提示】 前者勻速拉動彈簧測力計(jì)不易操作,后者抽動木板較好,但彈簧測力計(jì)的測量精度和讀數(shù)均存在誤差,另外也需測量木板質(zhì)量,也存在誤差. 1.(多選)在利用打點(diǎn)計(jì)時器和小車做“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律”的實(shí)驗(yàn)時,下列說法中正確的是( ) A.平衡摩擦力時,應(yīng)將砝碼盤
37、及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上 B.連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長木板保持平行 C.平衡摩擦力后,長木板的位置不能移動 D.小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時器,且應(yīng)先接通電源再釋放小車 【解析】 本題考查實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng),選項(xiàng)A中平衡摩擦力時,不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼(或小桶)通過細(xì)繩拴在小車上,A錯;選項(xiàng)B、C、D符合正確的操作方法,B、C、D對. 【答案】 BCD 2.(2013大同一中模擬)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中備有下列器材: A.電磁打點(diǎn)計(jì)時器;B.天平(帶砝碼);C.秒表;D.低壓直流電源;E.紙帶和復(fù)寫紙;F.導(dǎo)線;G.細(xì)繩;H.小車;I.砂和小桶
38、;J.一端附有滑輪的長木板;K.砝碼. (1)其中多余的器材是________(填代號),缺少的器材是________和________. (2)在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時,分別以________為縱坐標(biāo)、________為橫坐標(biāo)作圖像,這樣就能直觀地看出其關(guān)系. 【答案】 (1)CD 低壓交流電源刻度尺 (2)a 3.(2013天津高考)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖3-4-8所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系. 圖3-4-8 ①(多選)下列做法正確的是________(填字母代號) A.調(diào)節(jié)滑輪的高度,使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行 B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動
39、摩擦力時,將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上 C.實(shí)驗(yàn)時,先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源 D.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時,不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度 ②為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力,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”) 圖3-4-9 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3-4-9中甲、乙兩條直線.設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙,甲、乙用的木塊
40、與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙,由圖可知,m甲________m乙,μ甲________μ乙.(選填“大于”“小于”或“等于”)
【解析】?、偬骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系時,牽引木塊的細(xì)繩應(yīng)與長木板平行;平衡摩擦力時應(yīng)不掛砝碼桶;對于打點(diǎn)計(jì)時器,應(yīng)先接通電源,再放開木塊;平衡摩擦力后,改變木塊上砝碼的質(zhì)量,不需要重新平衡摩擦力.選項(xiàng)A、D正確,選項(xiàng)B、C錯誤.
②對于系統(tǒng),根據(jù)牛頓第二定律,有a=,牽引小車的拉力F=Ma=.要使F=mg,則M≈M+m,即要求m?M.
③對于木塊,根據(jù)牛頓第二定律,得a==-μg,故aF圖象的斜率反映了木塊質(zhì)量的倒數(shù).有>,所以m甲 41、a=-μg,即aF圖在a軸上的截距為-μg,所以-μ甲g<-μ乙g,即μ甲>μ乙.
【答案】 ①AD?、谶h(yuǎn)小于 ③小于 大于
4.(2011山東高考)某探究小組設(shè)計(jì)了“用一把尺子測定動摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)方案.如圖3-4-10所示,將一個小球和一個滑塊用細(xì)繩連接,跨在斜面上端.開始時小球和滑塊均靜止,剪斷細(xì)繩后,小球自由下落,滑塊沿斜面下滑,可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音.保持小球和滑塊釋放的位置不變,調(diào)整擋板位置,重復(fù)以上操作,直到能同時聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音.用刻度尺測出小球下落的高度H、滑塊釋放點(diǎn)與擋板處的高度差h和沿斜面運(yùn)動的位移x.(空氣阻力對本實(shí)驗(yàn)的影響可 42、以忽略)
圖3-4-10
(1)滑塊沿斜面運(yùn)動的加速度與重力加速度的比值為________.
(2)滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為________.
(3)(多選)以下能引起實(shí)驗(yàn)誤差的是________.
a.滑塊的質(zhì)量
b.當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?
c.長度測量時的讀數(shù)誤差
d.小球落地和滑塊撞擊擋板不同時
【解析】 (1)同時聽到聲音說明小球與木塊運(yùn)動時間相同,設(shè)都為t,則小球做自由落體運(yùn)動,H=gt2,木板沿斜面下滑做勻加速直線運(yùn)動,x=at2,由以上兩式可得=.
(2)對木塊進(jìn)行受力分析如圖所示,由牛頓第二定律得沿斜面方向:mgsin θ-Ff=ma
垂直斜面方向 43、:FN-mgcos θ=0
又有:Ff=μFN
由以上三式解得a=gsin θ-μgcos θ,
將=代入可得:μ=.
(3)由動摩擦因數(shù)的表達(dá)式可知選c、d.
【答案】 (1) (2) (3)cd
5.(2011重慶高考)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖3-4-11所示的裝置,利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來測定滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ.滑塊和托盤上分別放有若干砝碼,滑塊質(zhì)量為M,滑塊上砝碼總質(zhì)量為m′,托盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m.實(shí)驗(yàn)中,滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運(yùn)動,重力加速度g取10 m/s2.
圖3-4-11
(1)為測量 44、滑塊的加速度a,須測出它在A、B間運(yùn)動的________與________,計(jì)算a的運(yùn)動學(xué)公式是________;
(2)根據(jù)牛頓運(yùn)動定律得到a與m的關(guān)系為:a=m-μg
他想通過多次改變m,測出相應(yīng)的a值,并利用上式來計(jì)算μ.若要求a是m的一次函數(shù),必須使上式中的______保持不變,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將從托盤中取出的砝碼置于________;
(3)實(shí)驗(yàn)得到a與m的關(guān)系圖3-4-12所示,由此可知μ=________.(取兩位有效數(shù)字)
圖3-4-12
【解析】 (1)滑塊從A到B做勻加速直線運(yùn)動,故x=at2,即a=,需測位移x和時間t,計(jì)算a的運(yùn)動學(xué)公式是a=.
(2)由數(shù)學(xué)知識知若a是m的一次函數(shù),必須滿足不變,即(m′+m)不變,方法就是將從托盤中取出的砝碼置于滑塊上,以保證(m′+m)保持不變.
(3)從圖象中取兩點(diǎn)的坐標(biāo)值代入a與m的關(guān)系式聯(lián)立方程求解,可得μ.
如
解得μ≈0.23.
【答案】 (1)位移x 時間t a=
(2)m′+m 滑塊上
(3)0.23(在0.21~0.25之間均可)
希望對大家有所幫助,多謝您的瀏覽!
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 110中國人民警察節(jié)(筑牢忠誠警魂感受別樣警彩)
- 2025正字當(dāng)頭廉字入心爭當(dāng)公安隊(duì)伍鐵軍
- XX國企干部警示教育片觀后感筑牢信仰之基堅(jiān)守廉潔底線
- 2025做擔(dān)當(dāng)時代大任的中國青年P(guān)PT青年思想教育微黨課
- 2025新年工作部署會圍繞六個干字提要求
- XX地區(qū)中小學(xué)期末考試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)(認(rèn)真復(fù)習(xí)輕松應(yīng)考)
- 支部書記上黨課筑牢清廉信念為高質(zhì)量發(fā)展?fàn)I造風(fēng)清氣正的環(huán)境
- 冬季消防安全知識培訓(xùn)冬季用電防火安全
- 2025加強(qiáng)政治引領(lǐng)(政治引領(lǐng)是現(xiàn)代政黨的重要功能)
- 主播直播培訓(xùn)直播技巧與方法
- 2025六廉六進(jìn)持續(xù)涵養(yǎng)良好政治生態(tài)
- 員工職業(yè)生涯規(guī)劃方案制定個人職業(yè)生涯規(guī)劃
- 2024年XX地區(qū)黨建引領(lǐng)鄉(xiāng)村振興工作總結(jié)
- XX中小學(xué)期末考試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)(認(rèn)真復(fù)習(xí)輕松應(yīng)考)
- 幼兒園期末家長會長長的路慢慢地走