重點(diǎn)專題復(fù)習(xí)驗(yàn)證牛頓第二定律

1、重點(diǎn)專題復(fù)習(xí)驗(yàn)證牛頓第二定律【重點(diǎn)知識(shí)提示】 1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原?實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證牛頓第二定律，即物體的質(zhì)量一定時(shí)，加速度與作用力成正比；作用力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比實(shí)驗(yàn)原理：利用砂及砂桶通過細(xì)線牽引小車做加速運(yùn)動(dòng)的方法，采用控制變量法研究上述兩組關(guān)系如圖46所示，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，使小車所受的阻力忽略，當(dāng)M和優(yōu)做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以得到 當(dāng)M>>m時(shí)，可近似認(rèn)為小車所受的拉力T等于mg 本實(shí)驗(yàn)第一部分保持小車的質(zhì)量不變，改變m的大小，測(cè)出相應(yīng)的a，驗(yàn)證a與F的關(guān)系；第二部分保持m不變，改變M的大小，測(cè)出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a，驗(yàn)證a與M的關(guān)系 2實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶及復(fù)寫紙，小車，一端

2、附有滑輪的長(zhǎng)木板，小桶，細(xì)繩，砂，低壓交流電源，兩根導(dǎo)線，天平，刻度尺，砝碼 3實(shí)驗(yàn)步驟及器材調(diào)整 (1)用天平測(cè)出小車和小桶的質(zhì)量M和 m，把數(shù)值記錄下來(lái) (2)按圖47所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好 (3)平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶滑輪的 一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置， 直至不掛砂桶的小車剛好在斜面上保持勻速 運(yùn)動(dòng)為止 (4)將砂桶通過細(xì)繩系在小車上，接通電源放開小車，使小車運(yùn)動(dòng)，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶，并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼 (5)保持小車的質(zhì)量不變，改變砂桶中的砂量重復(fù)步驟(4)，每次記錄必須在相應(yīng)的紙帶上做上標(biāo)記，列表格將記錄的數(shù)據(jù)填寫在表內(nèi) (6)建立坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示加

3、速度，橫坐標(biāo)表示力，在坐標(biāo)系上描點(diǎn)，畫出相應(yīng)的圖線以驗(yàn)證倪與F的關(guān)系 (7)保持砂及小桶的質(zhì)量不變，改變小車的質(zhì)量(在小車上增減砝碼)，重復(fù)上述步驟(5)、(6)驗(yàn)證a與M的關(guān)系 4注意事項(xiàng) (1)在本實(shí)驗(yàn)中，必須平衡摩擦力，方法是將長(zhǎng)木板的一端墊起，而墊起的位置要恰當(dāng)在位置確定以后，不能再更換傾角 (2)改變m和M的大小時(shí)，每次小車開始釋放時(shí)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，而且先通電再放小車 (3)每次利用紙帶確定a時(shí)，應(yīng)求解其平均加速度 5數(shù)據(jù)處理及誤差分析 (1)該實(shí)驗(yàn)原理中T=，可見要在每次實(shí)驗(yàn)中均要求M>>m，只有這樣，才能使?fàn)恳≤嚨臓恳频扔谏凹吧巴暗闹亓?(2)在平衡摩擦

4、力時(shí)，墊起的物體的位置要適當(dāng)，長(zhǎng)木板形成的傾角既不能太大也不能太小，同時(shí)每次改變M時(shí)，不再重復(fù)平衡摩擦力 (3)在驗(yàn)證a與M的關(guān)系時(shí)，作圖時(shí)應(yīng)將橫軸用lM表示，這樣才能使圖象更直觀 【典型范例導(dǎo)析】 【例1】 在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，在研究作用力一定時(shí)加速度與質(zhì)量成反比的結(jié)論時(shí)，下列說法中錯(cuò)誤的是 ( ) A平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將裝砂的小桶用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上 B每次改變小車質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力 C實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 D小車運(yùn)動(dòng)的加速度，可從天平測(cè)出裝砂小桶和砂的質(zhì)量m及小車質(zhì)量M，直接用公式a=求出(m<<M) 解析 本題答案為A、C、DA中平

5、衡摩擦力實(shí)際上就是使小車所受重力的下滑分力與小車所受阻力相平衡，即mgsin=mgcos，可見，平衡摩擦力時(shí)，不應(yīng)將小桶系在小車上；實(shí)驗(yàn)時(shí)，先通電，待振針振動(dòng)穩(wěn)定后再放小車，使打點(diǎn)清晰，便于測(cè)量；小車加速度為實(shí)驗(yàn)測(cè)量的量，通過分析紙帶得到 點(diǎn)評(píng) 本題主要是考察該實(shí)驗(yàn)的操作及數(shù)據(jù)處理，只要對(duì)這些有一定了解，應(yīng)該說是不難選擇的 【例2】 在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中備有下列器材： A打點(diǎn)計(jì)時(shí)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)線細(xì)線；G小車；H砂和小桶；I帶滑輪的長(zhǎng)木板 其中多余的器材是_(填代號(hào))、缺少的器材是_。 解析 C、D；缺少的器材有低壓交流電源，刻度尺、砝碼

6、 點(diǎn)評(píng) 本題要求熟悉該實(shí)驗(yàn)的所需器材 【例3】 如圖4-8(a)為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條較理想的紙帶紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間是01 s，距離如圖，單位是cm，小車的加速度是_m/s2，在驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)加速度以和合外力F的關(guān)系時(shí)，某學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖48(b)所示的a-F、圖象，其原因是_ 解析 本題的答案為160 m/s2，平衡摩擦力過剩，a的計(jì)算利用逐差法 點(diǎn)評(píng) 倪的計(jì)算用公式s=at2，通過計(jì)算平均值確定a的大小，平均值的求解用逐差法計(jì)算較為精確，a-F圖象的形狀為不過原點(diǎn)的直線表明平衡摩擦力的操作存在問題【能力

7、跟蹤訓(xùn)練】 1在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)小車質(zhì)量m不變時(shí)，a-F圖象如圖49所示，則小車質(zhì)量m=_. 2a、b、c、d四位同學(xué)做驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)，設(shè)小車質(zhì)量和車上砝碼質(zhì)量之和為M，砂及砂桶的總質(zhì)量為M，分別得出如圖410中a、b、c、d一四個(gè)圖線，其中圖a、b、c是a-F圖線，圖d是a一1/M圖線，則以下說法中正確的是 ( ) Aa和b較好地把握了實(shí)驗(yàn)條件M>>m Bc和d則沒有把握好實(shí)驗(yàn)條件M>>m Ca同學(xué)長(zhǎng)木板的傾角太小，而b同學(xué)長(zhǎng)木板角度太大 Da、b、c三同學(xué)中，c同學(xué)較好地完成了平衡摩擦力的操作 3用斜面、小車、砂桶、砝碼等器材做驗(yàn)證牛頓第二定律的

8、實(shí)驗(yàn)，如圖411為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，相鄰記數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，且間距s1、s2、s6已量出： (1)請(qǐng)寫出三個(gè)不同的計(jì)算加速度的表達(dá)式； (2)如圖412是某同學(xué)根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)畫出的a一F圖線，表明實(shí)驗(yàn)的問題是 4某同學(xué)在做“當(dāng)外力一定時(shí)，加速度和質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到如圖413表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： (1)請(qǐng)用圖象來(lái)處理這些數(shù)據(jù)； (2)根據(jù)作出的圖象，可以得到小車受到的外力F=_N 5驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)對(duì)象是_ (1)如圖414為小車質(zhì)量不變實(shí)驗(yàn)所得a一F圖象，從圖象上可以看到直線不過原點(diǎn)，其原因是_，由圖可知，小車質(zhì)量為_ (2)研究作用力一定，加速度與質(zhì)量間關(guān)系時(shí)，不作a一m圖

9、線，而用a一1/m圖線，其原因是_ 6在驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中，下面的說法中正確的是 ( ) A平衡摩擦力時(shí)，小桶應(yīng)用細(xì)線通過法滑輪系在小車上，但小桶內(nèi)不能裝砂 B實(shí)驗(yàn)中應(yīng)始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的質(zhì)量 C實(shí)驗(yàn)中如用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上，即可證明加速度與質(zhì)量成反比 D平衡摩擦力時(shí)，小車后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過程中紙帶也要受到阻力 7關(guān)于驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)，下列說法中符合實(shí)際的是_。A通過同時(shí)改變小車的質(zhì)量m及受到的拉力F的研究，能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系B通過保持小車質(zhì)量不變，只改變小車的拉力的研究，

10、就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系C通過保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量的研究，就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系D先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再不改變力，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系8本實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是_。A平衡摩擦力時(shí)，小桶應(yīng)用細(xì)線通過定滑輪系在小車上，但小桶內(nèi)不能裝砂B實(shí)驗(yàn)中應(yīng)始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和小桶的質(zhì)量C實(shí)驗(yàn)中如果用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上時(shí)，即可證明加速度與質(zhì)量成反比D平衡摩擦力時(shí)，小車后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過程中紙帶也要受到阻力9在做“驗(yàn)

11、證第二運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn)”時(shí)，首先要細(xì)心地調(diào)整裝置，以使小車做勻速運(yùn)動(dòng)，然后才進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣做的目的何在：A平衡摩擦力 B。方便實(shí)驗(yàn) C.減小摩擦力 D.增大阻力4小車所受的拉力等于砂和桶的總重力相比A.小于重力，因?yàn)樯巴疤幱谑е貭顟B(tài) ； B.大于重力，因?yàn)樯巴疤幱诔貭顟B(tài)。C.等于重力因?yàn)樯巴疤幱谄胶鉅顟B(tài)。 D.都有可能。10在做驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某學(xué)生將實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-9安裝，準(zhǔn)備接通電源后開始做實(shí)驗(yàn)，但他的裝置圖中有兩個(gè)明顯的錯(cuò)誤：（1）_；（2）_11做“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，按實(shí)驗(yàn)要求裝置好器材后，應(yīng)按一定的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列給出供選擇的操作步驟。A保持小桶和砂的質(zhì)量不變

12、，在小車?yán)锛禹来a，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次B保持小車質(zhì)量不變，改變小桶里砂子的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次C用天平測(cè)出小車和砂子的質(zhì)量D在長(zhǎng)木板沒有定滑輪的一端墊上厚度合適的墊木，平衡摩擦力F用秒表測(cè)出小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間G將裝有砂子的小桶用細(xì)線通過定滑輪系到小車上，接通電源，釋放小車，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)以上步驟中，不必要的步驟是_，正確步驟的合理順序是_（填寫代表字母）。12用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，計(jì)時(shí)器所用的電源的頻率為50Hz。圖1-10為做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的小車帶動(dòng)的紙帶上記錄的一些點(diǎn)，在每相鄰的兩個(gè)點(diǎn)中間都有四個(gè)點(diǎn)未畫出，按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5六個(gè)點(diǎn)，用米尺量出1、2、3、4、5點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別是（單位：cm）：8.78，16.08，21.87，26.16，28.94。由此測(cè)出小車加速度的大小為_ms2，方向_。13. 在圖47的驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中，如果砂和砂桶的質(zhì)量比較大，你如何驗(yàn)證牛頓第二定律？我的的思路是：_.重點(diǎn)專題復(fù)習(xí)驗(yàn)證牛頓第二定律答案 1O71kg(小車質(zhì)量研由a-F圖線的倒數(shù)確定) 2A、B、C、D(圖線為直線，表明M研；a-F圖線與F交