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1、实验四验证牛顿运动定律 【考纲解读考纲解读】1.1.学会利用控制变量法研究物理规律。学会利用控制变量法研究物理规律。2.2.学会利用图象法处理实验数据的方法。学会利用图象法处理实验数据的方法。3.3.验证牛顿第二定律。验证牛顿第二定律。【实验原理原理】探究加速度探究加速度a a与力与力F F及及质量量M M的关系的关系时, ,应用的基本方法用的基本方法是控制是控制变量法量法, ,即先控制一个参量即先控制一个参量小小车的的质量量M M不不变, ,探究加速度探究加速度a a与力与力F F的关系的关系; ;再控制小再控制小盘和砝和砝码的的质量不量不变, ,即力即力F F不不变, ,探究加速度探究加速
2、度a a与小与小车质量量M M的关系。的关系。【实验器材器材】打点打点计时器、器、纸带、复写、复写纸、小、小车、一端附有定滑、一端附有定滑轮的的长木板、小木板、小盘、夹子、子、细绳、低、低压交流交流电源、源、导线、天平、刻度尺、砝天平、刻度尺、砝码。【实验过程程】1.1.称量称量质量：用天平量：用天平测量小量小盘的的质量量m m0 0和小和小车的的质量量M M。2.2.仪器安装：按照如器安装：按照如图所示所示装置把装置把实验器材安装好器材安装好, ,只只是不把是不把悬挂小挂小盘的的细绳系在小系在小车上上( (即不即不给小小车牵引力引力) )。3.3.平衡摩擦力：在平衡摩擦力：在长木板的不木板的
3、不带定滑定滑轮的一端下面的一端下面垫上一上一块薄木薄木块, ,使小使小车在斜面上做匀速直在斜面上做匀速直线运运动。4.4.测量与量与记录：(1)(1)把把细绳系在小系在小车上并上并绕过滑滑轮悬挂小挂小盘, ,小小盘里放砝里放砝码, ,先接通先接通电源再放开小源再放开小车, ,取取纸带, ,编号号码。(2)(2)保持小保持小车的的质量量M M不不变, ,改改变小小盘和砝和砝码的重力的重力, ,重复重复步步骤(1)(1)。由。由纸带计算出小算出小车的加速度的加速度, ,并把力和并把力和对应的的加速度填入表加速度填入表( (一一) )中。中。表表( (一一) )实验次数次数 加速度加速度a/(ma/
4、(ms s-2-2) ) 小小车受力受力F/NF/N1 12 23 34 4(3)(3)保持小保持小盘和砝和砝码质量量m m不不变, ,改改变小小车的的质量量M,M,重复重复以上步以上步骤。并将所。并将所对应的的质量和加速度填入表量和加速度填入表( (二二) )中。中。表表( (二二) )实验次数次数加速度加速度a/(ma/(ms s-2-2) )小小车和砝和砝码的的总质量量M/kgM/kg1 12 23 34 4【数据数据处理理】1.1.计算加速度：先在算加速度：先在纸带上上标明明计数点数点, ,测量各量各计数点数点间的距离的距离, ,根据逐差法根据逐差法计算各条算各条纸带对应的加速度。的加
5、速度。2.2.作作图象找关系：根据象找关系：根据记录的各的各组对应的加速度的加速度a a与小与小车所受所受牵引力引力F,F,建立直角坐建立直角坐标系系, ,描点画描点画a -Fa -F图象象, ,如如果果图象是一条象是一条过原点的原点的倾斜直斜直线, ,便便证明加速度与作用明加速度与作用力成正比。再根据力成正比。再根据记录的各的各组对应的加速度的加速度a a与小与小车和和砝砝码总质量量M,M,建立直角坐建立直角坐标系系, ,描点画描点画a- a- 图象象, ,如果如果图象是一条象是一条过原点的原点的倾斜直斜直线, ,就就证明了加速度与明了加速度与质量量成反比。成反比。【误差分析差分析】1.1.
6、偶然偶然误差：差：(1)(1)摩擦力平衡不准确摩擦力平衡不准确, ,故在平衡摩擦力故在平衡摩擦力时, ,不不给小小车牵引引力力, ,使打点使打点计时器打出的器打出的纸带点迹点迹间隔均匀。隔均匀。(2)(2)质量量测量以及量以及计数点数点间距距测量不准确量不准确, ,故要采取多次故要采取多次测量取平均量取平均值。(3)(3)作作图不准确不准确, ,故在描点作故在描点作图时, ,要用坐要用坐标纸, ,使尽量多使尽量多的点落在直的点落在直线上上, ,不在直不在直线上的点均匀分布两上的点均匀分布两侧, ,舍去偶舍去偶然然误差差较大的点。大的点。2.2.系系统误差：因差：因实验原理不完善原理不完善引起的
7、引起的误差。本差。本实验用小用小盘和砝和砝码的的总重力重力mgmg代替小代替小车受到的拉力受到的拉力, ,而而实际上小上小车所受的拉力要小于小所受的拉力要小于小盘和砝和砝码的的总重力。故要重力。故要满足小足小盘和砝和砝码的的总质量量远小于小小于小车的的质量。量。【注意事注意事项】1.1.平衡摩擦力：平衡摩擦力平衡摩擦力：平衡摩擦力时, ,要要调出一个合适的斜面出一个合适的斜面, ,使小使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的受的摩擦阻力。此摩擦阻力。此时, ,不要把不要把悬挂小挂小盘的的细绳系在小系在小车上上, ,即不要即不要给小小车加任何加任何牵引力引
8、力, ,要要让小小车拖着拖着纸带运运动。2.2.实验条件：条件：M Mm m。只有如此。只有如此, ,小小盘和砝和砝码的的总重力才重力才可可视为小小车受到的拉力。受到的拉力。3.3.一先一后：改一先一后：改变拉力或小拉力或小车质量后量后, ,每次开始每次开始时小小车应尽量靠近打点尽量靠近打点计时器器, ,并并应先接通先接通电源源, ,后放开小后放开小车, ,且且应在小在小车到达滑到达滑轮前按住小前按住小车。4.4.作作图：作：作图时两两轴标度比例要适当度比例要适当, ,各量必各量必须采用国采用国际单位位, ,这样作作图线时, ,坐坐标点点间距不至于距不至于过密密, ,误差会差会小些。小些。热点
9、一点一对实验原理与注意事原理与注意事项的考的考查【典例典例1 1】(2014(2014全国卷全国卷)某同学利用某同学利用图甲所示甲所示实验装置及数字化信息系装置及数字化信息系统获得了小得了小车加速度加速度a a与与钩码的的质量量m m的的对应关系关系图, ,如如图乙所示。乙所示。实验中小中小车( (含含发射器射器) )的的质量量为200g,200g,实验时选择了不可伸了不可伸长的的轻质细绳和和轻定滑定滑轮, ,小小车的加速度由位移的加速度由位移传感器及与之相感器及与之相连的的计算算机得到。回答下列机得到。回答下列问题： (1)(1)根据根据该同学的同学的结果果, ,小小车的加速度与的加速度与钩
10、码的的质量成量成_(_(选填填“线性性”或或“非非线性性”) )关系。关系。(2)(2)由由图乙可知乙可知,a-m,a-m图线不不经过原点原点, ,可能的原因是可能的原因是_。(3)(3)若利用本若利用本实验装置来装置来验证“在小在小车质量不量不变的情况的情况下下, ,小小车的加速度与作用力成正比的加速度与作用力成正比”的的结论, ,并直接以并直接以钩码所受重力所受重力mgmg作作为小小车受到的合外力受到的合外力, ,则实验中中应采采取的改取的改进措施是措施是_,_,钩码的的质量量应满足的条件是足的条件是_。【解解题探究探究】(1)(1)只有在只有在钩码质量量_小小车质量量前提下前提下, ,钩
11、码重力重力才近似等于才近似等于绳子的拉力。子的拉力。远小于小于(2)(2)本本题的装置甲中的装置甲中, ,轨道是否平衡了摩擦力道是否平衡了摩擦力? ?提示：提示：由乙图可知由乙图可知, ,小车的加速度为零时小车的加速度为零时, ,钩码的质量不钩码的质量不为零为零, ,说明没有平衡摩擦力。说明没有平衡摩擦力。(3)a-m(3)a-m图线为什么不是直什么不是直线? ?提示：提示：随着钩码质量的增加随着钩码质量的增加, ,绳对小车的拉力比钩码的绳对小车的拉力比钩码的重力小得越来越多。重力小得越来越多。【解析解析】本题考查了验证牛顿第二定律。本题考查了验证牛顿第二定律。(1)(1)根据图中根据图中描出
12、的各点描出的各点, ,作出的图象不是一条直线。作出的图象不是一条直线。(2)(2)图象不过图象不过原点原点, ,有拉力但没有加速度有拉力但没有加速度, ,原因是摩擦力的影响。原因是摩擦力的影响。(3)(3)平衡摩擦力之后平衡摩擦力之后, ,在满足钩码质量远小于小车质量在满足钩码质量远小于小车质量的条件下的条件下, ,可以得出小车质量不变情况下拉力与加速度可以得出小车质量不变情况下拉力与加速度成正比的结论。成正比的结论。答案：答案：(1)(1)非线性非线性(2)(2)存在摩擦力存在摩擦力(3)(3)调整轨道倾斜度以平衡摩擦力远小于小车质量调整轨道倾斜度以平衡摩擦力远小于小车质量【变式式训练】在用
13、在用DISDIS研究小研究小车加速度与外力的关系加速度与外力的关系时, ,某某实验小小组先用如先用如图甲所示的甲所示的实验装置。重物通装置。重物通过滑滑轮用用细线拉拉小小车, ,位移位移传感器感器( (发射器射器) )随小随小车一起沿一起沿倾斜斜轨道运道运动, ,位移位移传感器感器( (接收器接收器) )固定在固定在轨道一端。道一端。实验时将重物的将重物的重力作重力作为拉力拉力F,F,改改变重物重力重复重物重力重复实验四次四次, ,列表列表记录四四组数据：数据：a/(ma/(ms s-2-2) )2.012.012.982.984.024.025.015.01F/NF/N1.001.002.0
14、02.003.003.004.004.00(1)(1)在在图丙所示的坐丙所示的坐标纸上作出小上作出小车加速度加速度a a随拉力随拉力F F变化的化的图线。(2)(2)从所得从所得图线分析分析该实验小小组在操作在操作过程中的不当之程中的不当之处。(3)(3)如果如果实验时, ,在小在小车和重物之和重物之间接一不接一不计质量的微量的微型力型力传感器来感器来测量拉力量拉力F,F,实验装置如装置如图乙所示乙所示, ,从理从理论上分析上分析, ,该实验图线的斜率将的斜率将_(_(选填填“变大大”“变小小”或或“不不变”) )。【解析解析】(1)(1)小车加速度小车加速度a a随拉力随拉力F F变化的图线
15、如图所示。变化的图线如图所示。(2)(2)观察图线可以发现观察图线可以发现, ,当外力当外力F=0F=0时时, ,加速度加速度a0,a0,说明说明在平衡摩擦力时轨道倾角过大在平衡摩擦力时轨道倾角过大, ,使得重力沿斜面向下的使得重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。分力大于摩擦力。(3)(3)本实验中本实验中, ,以重物重力以重物重力mgmg作为外力作为外力F,F,其实是整体的其实是整体的合力合力, ,即即F=(F=(M+m)a,aM+m)a,a= = , ,图象斜率为图象斜率为k=k= ; ;接接上力传感器后上力传感器后, ,拉力拉力F F就是小车受到的真实拉力就是小车受到的真实拉力, ,此时有此
16、时有a=a= , ,所以斜率为所以斜率为k= ,k= ,因此斜率将变大。因此斜率将变大。答案：答案：(1)(1)图见解析图见解析(2)(2)轨道倾角过大轨道倾角过大( (或平衡摩擦力过或平衡摩擦力过度度) )(3)(3)变大变大热点二点二对实验数据的数据的处理与理与误差分析的考差分析的考查【典例典例2 2】某同学做某同学做“探究加速度与力、探究加速度与力、质量关系量关系”的的实验。如。如图甲所示是甲所示是该同学探究小同学探究小车加速度与力的关系加速度与力的关系的的实验装置装置, ,他将光他将光电门固定在水平固定在水平轨道上的道上的B B点点, ,用不用不同重物通同重物通过细线拉同一小拉同一小车
17、, ,每次小每次小车都从同一位置都从同一位置A A由静止由静止释放。放。(1)(1)实验中可近似中可近似认为细线对小小车的拉力与重物重力大的拉力与重物重力大小相等小相等, ,则重物的重物的质量量m m与小与小车的的质量量M M间应满足的关系足的关系为_。(2)(2)若用游若用游标卡尺卡尺测出光出光电门遮光条的遮光条的宽度度d d如如图乙所示乙所示, ,则d=_cm;d=_cm;实验时将小将小车从从图示位置由静止示位置由静止释放放, ,由数字由数字计时器器读出遮光条通出遮光条通过光光电门的的时间tt, ,则小小车经过光光电门时的速度的速度为_(_(用字母表示用字母表示) )。(3)(3)测出多出
18、多组重物的重物的质量量m m和和对应遮光条通遮光条通过光光电门的的时间tt, ,并算出相并算出相应小小车经过光光电门时的速度的速度v,v,通通过描描点作出点作出v v2 2-m-m线性性图象象( (如如图丙所示丙所示),),从从图线得到的得到的结论是：是：在小在小车质量一定量一定时,_,_。(4)(4)某同学作出的某同学作出的v v2 2-m-m线性性图象不通象不通过坐坐标原点原点, ,挂某一挂某一质量量钩码时加速度仍加速度仍为零零, ,那么开始那么开始实验前他前他应采取的采取的做法是做法是_。A.A.将不将不带滑滑轮的木板一端适当的木板一端适当垫高高, ,使小使小车在在钩码拉拉动下恰好做匀速
19、运下恰好做匀速运动B.B.将不将不带滑滑轮的木板一端适当的木板一端适当垫高高, ,使小使小车在在钩码拉拉动下恰好做匀加速运下恰好做匀加速运动C.C.将不将不带滑滑轮的木板一端适当的木板一端适当垫高高, ,在不挂在不挂钩码的情况的情况下使小下使小车恰好做匀速运恰好做匀速运动D.D.将不将不带滑滑轮的木板一端适当的木板一端适当垫高高, ,在不挂在不挂钩码的情况的情况下使小下使小车恰好做匀加速运恰好做匀加速运动【解题指导解题指导】(1)(1)命题立意：本题通过带有光电门的实验装置来进行命题立意：本题通过带有光电门的实验装置来进行“探究加速度与力、质量关系探究加速度与力、质量关系”的实验的实验, ,进
20、一步考查对实进一步考查对实验数据的验数据的处理以及误差分析。处理以及误差分析。(2)(2)解题关键：解题关键：只有只有m mM M时时, ,才可近似认为细线对小车的拉力与重物才可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等。重力大小相等。遮光条经过光电门时小车的瞬时速度为遮光条经过光电门时小车的瞬时速度为v=v= 。当小车开始挂上重物时当小车开始挂上重物时, ,加速度为零。加速度为零。v v2 2-m-m线性图象线性图象不过坐标原点不过坐标原点, ,说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。衡摩擦力不足。【解析解析】(1)(1)该实验的研究对象是小车该实验
21、的研究对象是小车, ,采用控制变量法采用控制变量法研究。当质量一定时研究。当质量一定时, ,研究小车的加速度和小车所受合研究小车的加速度和小车所受合力的关系。为消除摩擦力对实验的影响力的关系。为消除摩擦力对实验的影响, ,可以把木板的可以把木板的右端适当垫高右端适当垫高, ,以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消消, ,那么小车的合力就是细线的拉力。那么小车的合力就是细线的拉力。根据牛顿第二定律得：对根据牛顿第二定律得：对m m：mg-Fmg-F拉拉=ma=ma对对M M：F F拉拉=Ma=Ma解得：解得：F F拉拉= =当当m mM M时时, ,即重物重力要远
22、小于小车的重力即重物重力要远小于小车的重力, ,细线的拉细线的拉力近似等于重物的重力。力近似等于重物的重力。(2)(2)游标卡尺的主尺读数为游标卡尺的主尺读数为10 mm,10 mm,游标读数为游标读数为0.050.0510 mm=0.50 mm,10 mm=0.50 mm,所以最终读数为：所以最终读数为：10 mm+0.50 mm=10 mm+0.50 mm=10.50 mm=1.050 cm;10.50 mm=1.050 cm;数字计时器记录小车上遮光条通数字计时器记录小车上遮光条通过光电门的时间过光电门的时间, ,由位移公式计算出小车通过光电门的由位移公式计算出小车通过光电门的平均速度平
23、均速度, ,用该平均速度代替小车的瞬时速度用该平均速度代替小车的瞬时速度, ,故在遮故在遮光条经过光电门时小车的瞬时速度为光条经过光电门时小车的瞬时速度为v=v= (3)(3)由题意可知由题意可知, ,该实验中保持小车质量该实验中保持小车质量M M不变不变, ,若是匀若是匀加速运动加速运动, ,有：有：v v2 2=2ax=2ax= , ,由题意可知由题意可知,M,M、x x不变不变, ,因因v v2 2-m-m图象为过原点的直线图象为过原点的直线, ,则说明加速度与合外力成则说明加速度与合外力成正比。正比。(4)v(4)v2 2-m-m线性图象不通过坐标原点线性图象不通过坐标原点, ,挂某一
24、质量的钩码挂某一质量的钩码时时, ,加速度仍为零加速度仍为零, ,说明操作过程中没有平衡摩擦力或说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足者平衡摩擦力不足, ,采取的方法是将不带滑轮的木板一采取的方法是将不带滑轮的木板一端适当垫高端适当垫高, ,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动。故动。故C C正确。正确。答案：答案：(1)m(1)mM M(2)1.050(2)1.050 (3)(3)加速度与合外力加速度与合外力成正比成正比(4)C(4)C【变式式训练】(2013(2013天津高考天津高考) )某某实验小小组利用利用图示的装置探究加速示的装置探究加速
25、度与力、度与力、质量的关系。量的关系。(1)(1)下列做法正确的是下列做法正确的是( () )A.A.调节滑滑轮的高度的高度, ,使使牵引木引木块的的细绳与与长木板保持平木板保持平行行B.B.在在调节木板木板倾斜度平衡木斜度平衡木块受到的滑受到的滑动摩擦力摩擦力时, ,将将装有砝装有砝码的砝的砝码桶通桶通过定滑定滑轮拴在木拴在木块上上C.C.实验时, ,先放开木先放开木块再接通打点再接通打点计时器的器的电源源D.D.通通过增减木增减木块上的砝上的砝码改改变质量量时, ,不需要重新不需要重新调节木板木板倾斜度斜度(2)(2)为使砝使砝码桶及桶内砝桶及桶内砝码的的总重力在数重力在数值上近似等于上近
26、似等于木木块运运动时受到的拉力受到的拉力, ,应满足的条件是砝足的条件是砝码桶及桶内桶及桶内砝砝码的的总质量量_木木块和木和木块上砝上砝码的的总质量。量。( (选填填“远大于大于”“”“远小于小于”或或“近似等于近似等于”) )(3)(3)甲、乙两同学在同一甲、乙两同学在同一实验室室, ,各取一套各取一套图示的装置放在水平桌面上示的装置放在水平桌面上, ,木木块上均不上均不放砝放砝码, ,在没有平衡摩擦力的情况下在没有平衡摩擦力的情况下, ,研究研究加速度加速度a a与拉力与拉力F F的关系的关系, ,分分别得到得到图中甲、乙两条直中甲、乙两条直线, ,设甲、乙用的木甲、乙用的木块质量分量分别
27、为m m甲甲、m m乙乙, ,甲、乙用的木甲、乙用的木块与木板与木板间的的动摩擦因数分摩擦因数分别为甲甲、乙乙, ,由由图可知可知, ,m m甲甲_m_m乙乙,甲甲_乙乙。( (选填填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”) )【解析解析】(1)(1)选选A A、D D。木块下滑时。木块下滑时, ,受到重力、细绳的受到重力、细绳的拉力、支持力和摩擦力拉力、支持力和摩擦力, ,要使拉力等于合力要使拉力等于合力, ,应该使细应该使细绳与长木板平行且使重力的下滑分量绳与长木板平行且使重力的下滑分量mgsinmgsin等于摩擦等于摩擦力力mgcosmgcos, ,即即mgsinmgsin= =m
28、gcosmgcos( (其中其中为木板的为木板的倾角倾角),),故平衡摩擦力时故平衡摩擦力时, ,不能悬挂砝码桶不能悬挂砝码桶,A,A正确正确,B,B错误错误; ;由平衡摩擦力的公式可知两边的质量由平衡摩擦力的公式可知两边的质量m m可以消去可以消去, ,故改故改变木块上的砝码的质量时变木块上的砝码的质量时, ,木块及其上砝码的总重力的木块及其上砝码的总重力的下滑力仍能和总的摩擦力抵消下滑力仍能和总的摩擦力抵消, ,不需要重新调节木板倾不需要重新调节木板倾斜度斜度, ,故故D D正确正确; ;通过纸带求木块加速度通过纸带求木块加速度, ,要求打点计时器要求打点计时器在纸带上打出足够多的点在纸带
29、上打出足够多的点, ,这就要求将木块放在靠近打这就要求将木块放在靠近打点计时器的位置点计时器的位置, ,并且先接通打点计时器并且先接通打点计时器, ,待打点稳定后待打点稳定后再释放木块再释放木块, ,故选项故选项C C错误。错误。(2)(2)实验中平衡好摩擦力后实验中平衡好摩擦力后, ,绳的拉力提供木块的合外绳的拉力提供木块的合外力即力即F=ma;F=ma;砝码桶及桶内砝码与木块运动的加速度相等砝码桶及桶内砝码与木块运动的加速度相等, ,由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得mgmg-F=-F=mama, ,两式联立得两式联立得mgmg=(m+=(m+m)am)a, ,当当mmm m时时, ,m+m
30、m,mgmam+mm,mgma, ,即当即当mmm m时时, ,砝码桶及桶内砝码的总重力近似等于木块运动时受到砝码桶及桶内砝码的总重力近似等于木块运动时受到的拉力的拉力, ,提供木块的合外力提供木块的合外力, ,故应选填故应选填“远小于远小于”。(3)(3)实验中如果没有平衡摩擦力实验中如果没有平衡摩擦力, ,对木块进行受力分析对木块进行受力分析, ,根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F-F-mgmg=ma,=ma,得得a= F-a= F-gg, ,即即a-Fa-F图图象中象中, ,斜率表示质量的倒数斜率表示质量的倒数 ,a,a轴上的截距的绝对值轴上的截距的绝对值表示表示gg, ,结合图可得结合
31、图可得m m甲甲m乙乙。答案：答案：(1)A(1)A、D D(2)(2)远小于远小于(3)(3)小于大于小于大于【反思反思归纳】常用常用仪器的器的读数要掌握数要掌握, ,这是物理是物理实验的基的基础。处理理实验数据数据时一定要找出一定要找出实验原理原理, ,根据根据实验原理我原理我们可以可以寻找需要找需要测量的物理量和需要注意的事量的物理量和需要注意的事项。热点三点三实验拓展与拓展与创新新【典例典例3 3】(2015(2015全国卷全国卷)某物理小某物理小组的同学的同学设计了一了一个粗个粗测玩具小玩具小车通通过凹形凹形桥最低点最低点时的速度的的速度的实验。所用器材有：玩具小所用器材有：玩具小车
32、、压力式托力式托盘秤、凹形秤、凹形桥模模拟器器( (圆弧部分的半径弧部分的半径为R=0.20 m)R=0.20 m)。完成下列填空：完成下列填空：(1)(1)将凹形将凹形桥模模拟器静置于托器静置于托盘秤上秤上, ,如如图甲所示甲所示, ,托托盘秤秤的示数的示数为1.00 kg1.00 kg。(2)(2)将玩具小将玩具小车静置于凹形静置于凹形桥模模拟器最低点器最低点时, ,托托盘秤的秤的示数如示数如图乙所示乙所示, ,该示数示数为_kg_kg。(3)(3)将小将小车从凹形从凹形桥模模拟器某一位置器某一位置释放放, ,小小车经过最最低点后滑向另一低点后滑向另一侧, ,此此过程中托程中托盘秤的最大示
33、数秤的最大示数为m;m;多多次从同一位置次从同一位置释放小放小车, ,记录各次的各次的m m值如下表所示：如下表所示：序号序号1 12 23 34 45 5m/kgm/kg1.801.801.751.751.851.851.751.751.901.90(4)(4)根据以上数据根据以上数据, ,可求出小可求出小车经过凹形凹形桥最低点最低点时对桥的的压力力为_N;_N;小小车通通过最低点最低点时的速度大的速度大小小为_m/sm/s。( (重力加速度大小取重力加速度大小取9.80 m/s9.80 m/s2 2, ,计算算结果保留果保留2 2位有效数字位有效数字) )【解析解析】(2)(2)托盘秤的最
34、小标度为托盘秤的最小标度为0.1 kg,0.1 kg,则读数为则读数为1.00 kg+4.01.00 kg+4.00.1 kg=1.40 kg;0.1 kg=1.40 kg;(4)(4)小车经过最低点时对桥的压力为小车经过最低点时对桥的压力为F=F= -1.00g-1.00g=7.9 N,=7.9 N,在桥的最低点在桥的最低点, ,由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F-mg= ,F-mg= ,其中其中m=1.40 kg-1.00 kg=0.40 kg,m=1.40 kg-1.00 kg=0.40 kg,再代入其他数据解得再代入其他数据解得v=1.4 v=1.4 m/sm/s。答案：答案：(2)1
35、.40(2)1.40(4)7.9(4)7.91.41.4【变式式训练】某探究学某探究学习小小组的同学要的同学要验证“牛牛顿第二定律第二定律”, ,他他们在在实验室室组装了一套如装了一套如图所示的装置所示的装置, ,水平水平轨道上安装道上安装两个光两个光电门, ,小小车上固定有力上固定有力传感器和感器和挡光板光板, ,细线一一端与力端与力传感器感器连接接, ,另一端跨另一端跨过定滑定滑轮挂上砝挂上砝码盘。实验首先保持首先保持轨道水平道水平, ,通通过调整砝整砝码盘里砝里砝码的的质量量让小小车做匀速运做匀速运动以以实现平衡摩擦力平衡摩擦力, ,再再进行后面的操作行后面的操作, ,并在并在实验中中获
36、得以下得以下测量数据：小量数据：小车、力、力传感器和感器和挡光板的光板的总质量量M,M,平衡摩擦力平衡摩擦力时砝砝码和砝和砝码盘的的总质量量m m0 0, ,挡光板的光板的宽度度d,d,光光电门1 1和和2 2的中心距离的中心距离s s。(1)(1)该实验是否需要是否需要满足砝足砝码和砝和砝码盘的的总质量量远小于小于车的的质量量?_(?_(选填填“需要需要”或或“不需要不需要”) )。(2)(2)实验需用游需用游标卡尺卡尺测量量挡光板的光板的宽度度d,d,如如图所示所示,d,d=_mm=_mm。( (3)3)某次某次实验过程：力程：力传感器感器的的读数数为F,F,小小车通通过光光电门1 1和和
37、2 2的的挡光光时间分分别为t t1 1、t t2 2( (小小车通通过光光电门2 2后后, ,砝砝码盘才落地才落地),),已知重力加速度已知重力加速度为g,g,则该实验要要验证的表的表达式是达式是_。【解析解析】(1)(1)由于实验装置图中已给出了力传感器由于实验装置图中已给出了力传感器, ,所以所以不需要满足不需要满足m m0 0M M。(2)d=5mm+0.05(2)d=5mm+0.0510mm=5.50mm10mm=5.50mm。(3)(3)小车在光电门小车在光电门1 1处的速度为处的速度为v v1 1= ,= ,在光电门在光电门2 2处的处的速度为速度为v v2 2= = , ,所以根据所以根据 =2as, =2as,可得：可得：a= a= 由由F=MaF=Ma可知可知F=F=答案：答案：(1)(1)不需要不需要(2)5.50(2)5.50(3)F=(3)F=
