《专题61 验证牛顿第二定律实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题61 验证牛顿第二定律实验（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题专题 6161 验证牛顿第二定律实验验证牛顿第二定律实验高考命题潜规则解密高考命题潜规则解密 61： 验证牛顿第二定律实验规则验证：规则验证：2012 年安徽理综第 21 题、2012 年全国理综第 23 题、命题规律：命题规律：验证牛顿第二定律实验重点考查实验操作和数据处理，难度中等。【典例分析】典例 1.（10 分） （2012 年安徽理综第 21 题）图 1 为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为，小车和砝码的总质量为 M。实验m中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。(1) 实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板上滑轮的高度，
2、使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是A. 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节 m 的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。C. 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动。(2)实验中要进行质量和 M 的选取，以下最合理的一组是mA. M=20 g,m=10g、15 g、20、25 g、30 g、40 g gB.
3、M =200 g, m=20 g、40 g、60、80 g、100 g、120 g gC. M =400 g, m=10 g、15 g、20、25 g、30 g、40 g gD. M =400 g, m=20 g、40 g、60、80 g、100 g、120 gg（3）图 2 是实验中得到的一条纸带，、为 7ABCDEFG个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为=4.22 cm、=4.65 cm、=5.08 cm、=5.49 cm、ABsBCsCDsDEs=5.91 cm、=6.34 cm 。已知打点计时器的工作频率为 50 Hz，,则小车的EFs
4、FGs加速度 a= m/s2 （结果保留 2 位有效数字） 。典例 2.（2012 年全国理综第 23 题）图图 1 为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为 50Hz 的交流电源，打点的时间间隔用 t 表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系” 。（1）完成下列实验步骤中的填空：平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列_的点。按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标出小车中砝
5、码的质量 m。按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤。在每条纸带上清晰的部分，每 5 个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距 s1，s2，。求出与不同 m 相对应的加速度 a。以砝码的质量 m 为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上做出-m 关系图线。a1 a1若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与 m 处应成_关系（填a1“线性”或“非线性” ） 。（2）完成下列填空：（）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_。（）设纸带上三个相邻计数点的间距为 s1、s2、s3。a 可用 s1、s3和 t 表示为 a=_。图 2 为用
6、米尺测量某一纸带上的 s1、s3的情况，由图可读出s1=_mm，s3=_mm。由此求得加速度的大小a=_m/s2。（）图 3 为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为 k，在纵轴上的截距为 b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为_，小车的质量为_。【考点定位】考查验证牛顿第二定律实验。典例 3：（2010 山东理综）某同学设计了如图 3 所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线 MN、PQ，并测出间距 d。开始时将木板置于 MN 处，现缓慢向瓶中加水，直到木板
7、开始运动为止，记下弹簧秤的示数 F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1。然后释放木板，并用秒表记下木板运动到 PQ 处的时间 t。木板的加速度可以用 d、t 表示为 a= ；为零减小测量加速度的偶然误差可以采用的办法是（一种即可） 。改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度 a 与弹簧秤示数 F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是 。用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是 a可以改变滑动摩擦力的大小b可以更方便地获取多组实验数据c可以比较精确地测出摩擦力的大小d可以获得更大的加速度以提高实验精度典例 4.（2009江苏
8、物理江苏物理 11，10 分）分） “探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图 6 甲所示。（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图 6 乙所示。计时器打点的时间间隔为 0.02s。从比较清晰的点起，每 5 个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度 a= m/s2。 （结果保留两位有效数字）（2）平衡摩擦力后，将 5 个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度 a 与砝码盘中砝码的总重力 F 的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力 F（N）0.1960.3920.5880.784
9、0.980加速度 a(m/s2)0.691.181.662.182.70请根据实验数据作出 aF 的关系图象。（3）根据提供的实验数据作出的 aF 图线不通过原点，请说明主要原因。典例 5 （2007 年高考海南物理）现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图） 、小车、计时器一个、米尺。（）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）： 小车自斜面上方一固定点1从静止开始下滑至斜面底端2，记下所用的时间 t。 用米尺测量1与2之间的距离 s，则小车的加速度_。a 用米尺测量1相对于2的高度 h。设
10、小车所受重力为 mg，则小车所受的合外力_。 改变_，重复上述测量。 以 h 为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作用作图。如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。（）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是： 调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时1点相对于斜面底端2的高度 ho。 进行（1）中的各项测量。 计算与作图时用（hho）代替 h。 对此方案有以下几种评论意见：. 方案正确可行. 方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。. 方案的理论依据有问题，小车所受
11、摩擦力与斜面倾角有关。其中合理的意见是_。【2012 模拟题精选训练】1.（2012 湖北黄冈期末）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线 P、Q，并测出间距 。开始时将木块置于 P 处，现缓慢向瓶中加水，d直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数 F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数 F，然后释放木块，并用秒表记下木块从 P 运动到 Q 处的时间 。t 木块的加速度可以用 、 表示为 。dta 改变
12、瓶中水的质量重复实验，确定加速度与弹簧秤示数 F 的关系。a下列图象能表示该同学实验结果的是 。 用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比， 它的优点是 。A可以改变滑动摩擦力的大小B可以更方便地获取更多组实验数据C可以更精确地测出摩擦力的大小D可以获得更大的加速度以提高实验精度2.（5 分） （2012 山东日照期末）如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置。（ 1）在实验过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为 0.02s。从比较 清晰的点起，每两测量点间还有 4 个点未画出，量出相邻测量点之间的距离如图乙所示， 该小车的加速度大小 a= m/s2
13、(结果保留两位有效数字)。（2）根据实验收集的数据作出的 aF 图线如图丙所示，请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议： 。3. (9 分） （河北省唐山市 2012 届高三下学期第一次模拟）某研究小组在“探究加速度和力、质量的关系”时，利用气垫导轨和光电门进行实验。气垫导轨可以在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜，从而极大地减少摩擦力的影响，滑块的运动可以近似看成无摩擦运动。光电门可以准确地记录滑块挡光板通过光电门的时间，从而得到滑块通过光电门的速度，如图所示。(1)实验时，该小组将托盘和砝码的重力作为滑块所受合外力，但实际上二者只是近似相等，请回答，二者近似相等需要满足什么条件？_(2)
14、滑块挡光板宽度为 d，某次实验时发现光电门记录时间为t，则滑块通过光电门时的速度大小的表达式 v=_。(3)该小组保持滑块质量恒定，光电门的位置固定，并且始终从同一位置释放，不断改变砝码的个数，并通过计算得到多组滑块通过光电门的数据，如下表所示。为了便于研究合外力与加速度的关系，该小组用托盘和砝码的总质量代表合外力作为横轴，请你选择合适的物理量代表加速度作为纵轴，并利用表格中数据在坐标纸中选择标度描点作图。通过绘出的图线可以得到如下结论：在滑块质量一定时，_。4 （2012 年 3 月河南焦作一模）如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置。（1）在实验过程中，打出了一条纸
15、带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为 0.02s。从比较清晰的点起，每两测量点间还有 4 个点未画出，量出相邻测量点之间的距离如图乙所示，该小车的加速度大小a=_m/s2（结果保留两位有效数字） 。（2）在不改变滑块质量的情况下，根据实验收集的数据作出的 a-F 图线如图丙所示，其中 F 为砝码及砝码盘的重力大小。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计滑轮质量和细线与滑轮间的摩擦，已知在某一次实验中通过打出的纸带处理得滑块的加速度为 a，通过天平称得滑块质量为 M，砝码和砝码盘质量为 m，当地重力加速度为 g，则图丙中 F0的大小为 （用已知物理量的字母表示）（3）根据图丙中作出的 a-F 图线，请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议 。5.（2012 年 3
