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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高考物理一轮复习1 学会用掌握变量法争论物理规律；2 验证牛顿其次定律；3 把握利用图象处理数据的方法；试验四 验证牛顿运动定律探究加速度 a 与力 F 及质量 m的关系时, 应用的基本方法是掌握变量法,即先掌握一个 参量小车的质量 m不变,争论加速度 a 与力 F的关系,再掌握小盘和砝码的质量不变,即力 F 不变,转变小车质量 m,争论加速度 a 与 m的关系；电磁打点计时器、复写纸片和纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、小盘、低压沟通 电源、天平、砝码、刻度尺、导线；图实 41 1 用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0；2 把一端附有滑
2、轮的长木板放在试验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在 长木板上远离滑轮的一端,连接好电路；3 平稳摩擦力：小车的尾部挂上纸带,纸带穿过打点计时器的限位孔,将木板无滑轮 的一端略微垫高一些,使小车在不挂小盘和砝码的情形下,能沿木板做匀速直线运动；这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受摩擦力平稳；在保证小盘和砝码的质量远小于小车质 量的条件下,可以近似认为小盘和砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小；4 把小车停在打点计时器处,挂上小盘和砝码,先接通电源,再让小车拖着纸带在木 板上匀加速下滑,打出一条纸带；5 转变小盘内砝码的个数,重复步骤 4 ,并多做几次；6 保持小盘内的砝码个数不
3、变,在小车上放上砝码转变小车的质量,让小车在木板上名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 滑动打出纸带；7 转变小车上砝码的个数,重复步骤 6 ；1 把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：试验次数加速度 a/m s2小车受力F/N 1 2 3 4图实 42 由以上数据画出它的 aF 关系图象如图实42 所示；通过 aF 关系图象,我们可以得出小车的加速度 a 与力 F 成正比；2 把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中：试验次数加速度 a/m s2小车质量M/kg 1 2 3 4由以上数据画出它的aM图
4、象及 a1 M图象,如图实4 3 甲、乙所示；图实 43 名师归纳总结 倒数通过 aM和 a1 M关系图象,我们可以得出小车的加速度a 与质量 M成反比,与质量的第 2 页,共 7 页1 M成正比；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1 平稳摩擦力时,调剂长木板形成一个合适的斜面,使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平稳小车受的摩擦阻力；在平稳摩擦力时, 不要把悬挂小盘的细线系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,并要让小车拖着纸带运动；2 在本试验中,由于两个小车轮子的敏捷程度可能不相同,所受的摩擦力也可能不相等,平稳摩擦力就有困难；应当尽可能选取光滑的长
5、木板进行试验,以减小因摩擦而造成的系统误差；3 安装器材时,要调整滑轮的高度,使拴小车的细绳与斜面平行,且连接小车和砝码 盘应在平稳摩擦力之后；4 整个试验平稳了摩擦力后,不管以后是转变重物质量,仍是转变小车和砝码的总质 量,都不需要重新平稳摩擦力；5 每条纸带必需在满意小车与车上所加砝码的总质量远大于重物质量的条件下打出；只有如此,重物重力才可视为小车受到的拉力；6 转变拉力和小车质量后,每次开头时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,再放开小车,且应在小车到达滑轮前按住小车；7 作图象时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在 所作直线两侧；8 作图时两轴标度比
6、例要挑选适当；各量须采纳国际单位；这样作图线时,坐标点间 距不至于过密,误差会小些；9 为提高测量精度,可以实行以下措施：应舍掉纸带上开头比较密集的点,在后边便于测量的地方找一个起点；可以把每打五次点的时间作为时间单位,而相邻计数点间的时间间隔为 T0.1 秒；1系统误差即从开头点起, 每隔四个点标出一个计数点,以小车、小盘和砝码整体为争论对象得mg Mm a；以小车为争论对象得FMa；求得FM Mmmg11m Mmgmg；本试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；小盘和砝码的总质量越接近于小车的质量,误差越大；反之, 小盘和砝码的总质量越小
7、于小车的质量,由此引起的误差就越小；因此, 满意小盘和砝码的总质量远小于小车的质量的目的就是为了减小因试验原理不完善而引起的误差；2偶然误差名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摩擦力平稳不精确、质量测量不精确、 计数点间距测量不精确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差；本试验中可以用气垫导轨来代替长木板,这样就省去了平稳小车摩擦力的麻烦,小车的加速度也可以利用传感器,借助于运算机来处理；试验原理与操作 例 1 2022 天津模拟 在验证牛顿其次定律试验中,1 某组同学用如图实44 所示装置,采纳掌握变量的方法,来争
8、论小车质量不变的情形下,小车的加速度与小车受到的力的关系；以下措施中不需要和不正确选项 _；图实 44 第一要平稳摩擦力,使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力平稳摩擦力的方法就是,在塑料小桶中添加砝码,使小车能匀速滑动 每次转变拉小车的拉力后都需要重新平稳摩擦力 试验中通过在塑料桶中增加砝码来转变小车受到的拉力 试验中应先放小车,然后再开打点计时器的电源 A B C D图实 45 2 某组同学试验得出数据,画出 显现的问题可能是 _；A试验中摩擦力没有平稳 B试验中摩擦力平稳过度aF 图象如图实 45 所示,那么该组同学试验中C试验中绳子拉力方向没有跟平板平行 D试验中小车质量发生变化名师归纳
9、总结 解析 1 为了确保细绳的拉力等于小车所受的合力,需要先平稳摩擦力,平稳摩擦tan 第 4 页,共 7 页力的方法是使木板倾斜,让重力沿斜面对下的分力等于小车所受的摩擦力,即满意- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - ,不需要反复平稳摩擦力；因打点计时器刚开头打点不稳固,需要先接通电源,后放开纸带,选 B；2 从图象看,拉力 F 等于零时,小车的加速度不为零,且加速度为正向值,就有可能是摩擦力平稳过度或拉力的测量值偏小,选 B； 答案 1B 2B 试验数据处理与误差分析 例 2 2022 德州模拟 某组同学设计了“ 探究加速度 a 与物体所受合力 F及质
10、量 m的关系” 试验；图实4 6 为试验装置简图,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木板,试验中认为细绳对小车的拉力 F 等于细砂和小桶的总重量,小车运动的加速度 a 可用纸带上打出的点求得；图实 46 1 图实 4 7 为某次试验得到的纸带,已知试验所用电源的频率为 50 Hz ；依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/s 2； 结果均保留两位有效数字 图实 47 2 在“ 探究加速度 a 与质量 m的关系” 时,某同学依据自己的方案将试验数据在坐标系中进行了标注,但尚未完成图象 的图象； 如图实 48 所示
11、 ；请连续帮忙该同学作出坐标系中图实 48 3 在 “ 探究加速度 a 与合力 F 的关系” 时, 该同学依据试验数据作出了加速度 a与合力 F 的图线如图实49,该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的缘由；答： _ ；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图实 49 解析 1 AC这段位移的平均速度等于 AC这段时间中间时刻的瞬时速度,即 B 点的2瞬时速度,故 vBABBC 4T4 0.02 m/s 1.6 m/s ；CDDE ABBC由 逐 差 法 求 解 小 车 的 加 速 度 aT 227.72 6.
12、19 2 m/s 23.2 m/s 22 将坐标系中各点连成一条直线,连接时应使直线过尽可能多的点,不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧,离直线较远的点应视为错误数据,不予考虑, 连线如图所示；3 图线与横轴有截距,说明试验前没有平稳摩擦力或平稳摩擦力不够； 答案 11.6 3.2 2 图见解析3 试验前没有平稳摩擦力或平稳摩擦力不够同类试验的拓展与创新 例 3 如图实 410 所示的试验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有砂子；砂桶的总质量 包括桶以及桶内砂子质量 记为 m,小车的总质量 包括车、盒子及盒内砂子质量 记为 M；图实 410 1 验证在质量不变的情形下
13、,加速度与合力成正比；从盒子中取出一些砂子,装入砂名师归纳总结 桶中, 称量并记录砂桶的总重力mg,将该力视为合力F,对应的加速度a 就从打下的纸带中第 6 页,共 7 页运算得出； 多次转变合力F 的大小, 每次都会得到一个相应的加速度；本次试验中,桶内的- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 砂子取自小车中,故系统的总质量不变；以合力F 为横轴,以加速度a 为纵轴,画出aF图象,图象是一条过原点的直线；aF 图象斜率的物理意义是_ ；你认为把砂桶的总重力 mg当做合力 F 是否合理？答： _； 选填“ 合理” 或“ 不合理” 本次试验中,是否应当满意 M
14、. m这样的条件？答： _ 选填“ 是” 或“ 否” ；理由是 _ ；2 验证在力不变的情形下,加速度与质量成反比；保持桶及桶内砂子质量 m不变,在盒子内添加或去掉一些砂子,验证加速度与质量的关系；本次试验中, 桶内的砂子总质量不变,故系统所受的合力不变；用图象法处理数据时,以加速度 a 为纵轴,应当以 _的倒数为横轴； 解析 1 将车内的砂子转移到桶中,就保证了 Mm不变, 即系统的总质量不变,研究对象是整个系统,aF合 Mm mg Mm,可见 aF 图象斜率的物理意义是 Mm,系统的合力就 1等于所悬挂砂桶的重力 mg,不必满意 M. m这样的条件；2 向小车内添加或去掉部分砂子,是转变系统的总质量 悬挂砂桶的重力 mg,保证了合力不变；M m,而系统的合力仍等于所 答案 1 1合理否由于试验的争论对象是整个系统,系统受到的合Mm力就等于 mg 2 Mm 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页