2022年高考物理 第3章 牛頓定律 實(shí)驗(yàn) 探究加速度與m、F關(guān)系（第8課時(shí)）復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案

2022年高考物理 第3章 牛頓定律 實(shí)驗(yàn) 探究加速度與m、F關(guān)系（第8課時(shí)）復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（主要說(shuō)明本節(jié)課要完成的任務(wù)，要目標(biāo)明確，簡(jiǎn)捷明了）1、掌握實(shí)驗(yàn)的目的、原理、器材、實(shí)驗(yàn)過(guò)程，誤差分析等。2、學(xué)會(huì)控制變量法?！局攸c(diǎn)、難點(diǎn)】重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)原理、過(guò)程 難點(diǎn)：誤差分析【使用說(shuō)明與學(xué)法指導(dǎo)】（主要交待學(xué)生應(yīng)該怎么樣做才能完成目標(biāo)）1、通過(guò)閱讀教材熟悉實(shí)驗(yàn)的目的、原理、器材、實(shí)驗(yàn)過(guò)程等基本內(nèi)容2、【課前預(yù)習(xí)】（簡(jiǎn)單介紹本節(jié)課要學(xué)習(xí)的概念、規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)。）1學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律2驗(yàn)證牛頓第二定律3掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法【自我檢測(cè)】（主要用基本的題目，供學(xué)生理解課前預(yù)習(xí)中知識(shí)點(diǎn)）1（6分）（天津市五區(qū)縣xx年期末考試）某實(shí)驗(yàn)小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和斜面小車分析小車的運(yùn)動(dòng)情況，實(shí)驗(yàn)裝置如圖。(1)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用的電源為_(kāi)（填“交流電源”或“直流電源”）(2)下面為某同學(xué)打出的一條紙帶的一部分，描出O、A、B、C、D五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出）。用毫米刻度尺測(cè)量各點(diǎn)與O點(diǎn)間距離如圖中所示，則打B點(diǎn)時(shí)小車的速度為_(kāi)0.62_m/s，小車加速度為_(kāi)1.8_。（保留兩位有效數(shù)字）2、（xx年安徽卷）（圖1為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)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(duì)小車?yán)Φ拇笮　＃?）試驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行。接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是A. 將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)。B. 將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)。C. 將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(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(dòng)。（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=20g, m=10g、15g、20g、25g、30g、40gB. M=200g, m=20g、40g、60g、80g、100g、120gC. M=400g, m=10g、15g、20g、25g、30g、40gD. M=400g, m=20g 40g、60g、80g、100g、120g B解析：操作目的是平衡摩擦力，所以應(yīng)除去繩子的拉力，并有紙帶和運(yùn)動(dòng)，處于勻速時(shí)，說(shuō)明恰好平衡。 C 解析：當(dāng)用砂桶和砂子的重力當(dāng)做拉小車的力，則應(yīng)該讓砂桶和砂子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。 解析：依據(jù)題意得出x1,x2,x3,x4,x5,x6,然后采用逐差法求加速度，取平均值，保留2位有效數(shù)字。3在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，以下做法正確的是( B )A平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將小盤(pán)用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上B每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D求小車運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，可用天平測(cè)出小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量（M和m）以及小車質(zhì)量M，直接用公式求出.4在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，按實(shí)驗(yàn)要求裝置好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請(qǐng)將合理的順序以字母代號(hào)填寫(xiě)在下面的橫線上：_( DCEABF)或（ DCEBAF ） A保持小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量不變，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，改變小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次 C用天平測(cè)出小車和小盤(pán)的質(zhì)量 D平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運(yùn)動(dòng) E掛上小盤(pán)，放進(jìn)砝碼，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，放開(kāi)小車，在紙帶上打下一系列的點(diǎn) F根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，分別畫(huà)出a一F和的圖線5、（安徽省皖南八校xx屆高三第二次聯(lián)考）如圖甲所示，在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，用裝有沙子的小桶通過(guò)細(xì)線繞過(guò)定滑輪拉著小車在長(zhǎng)木板上作勻加速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)改變沙的質(zhì)量的辦法來(lái)改變小車受到的作用力F，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)出小車的加速度a，得出若干組F和a的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出如圖乙所示的a-F圖線，發(fā)現(xiàn)圖線既不過(guò)原點(diǎn)又不是直線，其可能的原因是_.A沒(méi)有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較小B平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板的右端墊得過(guò)高，且小車的質(zhì)量較大C平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板的右端墊得過(guò)高，且沙子和小桶的質(zhì)量較大D平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板的右端墊得過(guò)低，且沙子和小桶的質(zhì)量較大( A D )【課內(nèi)探究】（用來(lái)講解較難知識(shí)點(diǎn)、重要的物理方法、解題技巧等）6（xx山東卷）（1）某同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。物塊在重物的牽引下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上（尚未到達(dá)滑輪處）。從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖議所示。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50Hz。通過(guò)分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn) 和 之間某時(shí)刻開(kāi)始減速。計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為 m/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為 m/s。（保留三位有效數(shù)字）。物塊減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小為a= m/s2，若用a/g來(lái)計(jì)算物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)（g為重力加速度），則計(jì)算結(jié)果比動(dòng)摩擦因數(shù)的真實(shí)值 （填“偏大”或“偏小”）。21（1）6；7【或7；6】 1.00；1.20 2.00；偏大解析：根據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的推論，相鄰相等時(shí)間內(nèi)位移之差是常數(shù)，可知開(kāi)始位移之差為2cm，所以6和7之間某時(shí)刻開(kāi)始減速。計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為，計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為。物塊減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小為，由于紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦阻力,則計(jì)算結(jié)果比動(dòng)摩擦因數(shù)的真實(shí)值偏大.7、（09年江蘇物理） “探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。（1）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙袋如圖乙所示。計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s.從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離。該小車的加速度a=_m/s2.（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（2）平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤(pán)中砝碼總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a（m·s-2）0.691.181.662.182.70請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖像.（3）根據(jù)提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的-F圖線不通過(guò)原點(diǎn)，請(qǐng)說(shuō)明主要原因。答案： (1) 0.16 (0.15也算對(duì)) ；（2）（見(jiàn)圖）；（3）未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力。解析：（1）處理勻變速直線運(yùn)動(dòng)中所打出的紙帶，求解加速度用公式，關(guān)鍵弄清公式中各個(gè)量的物理意義，為連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差，t為連需相等的時(shí)間間隔，如果每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)點(diǎn)，則連續(xù)兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為t=0.1s，（3.68-3.52）m，帶入可得加速度=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度=0.15m/s2.（2）根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，合理的設(shè)計(jì)橫縱坐標(biāo)的刻度值，使圖線傾斜程度太小也不能太大，以與水平方向夾角45°左右為宜。由此確定F的范圍從0設(shè)置到1N較合適，而a則從0到3m/s2較合適。設(shè)好刻度，根據(jù)數(shù)據(jù)確定個(gè)點(diǎn)的位置，將個(gè)點(diǎn)用一條直線連起來(lái)，延長(zhǎng)交與坐標(biāo)軸某一點(diǎn)。如圖所示。（3）處理圖象問(wèn)題要注意圖線的斜率、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、面積等意義，能正確理解這些量的意義則很多問(wèn)題將會(huì)迎刃而解。與縱坐標(biāo)相交而不過(guò)原點(diǎn)，該交點(diǎn)說(shuō)明當(dāng)不掛砝碼時(shí)，小車仍由加速度，即繩對(duì)小車仍有拉力，從此拉力的來(lái)源考慮很容易得到答案，是因?yàn)轫来a盤(pán)的重力，而在（2）問(wèn)的圖表中只給出了砝碼的總重力，而沒(méi)有考慮砝碼盤(pán)的重力。8、（合肥市xx年二檢測(cè)）某同學(xué)用如圖（a)所示裝置探究小車質(zhì)量一定時(shí),加速度a與小車受力間的關(guān)系,在實(shí)驗(yàn)中，他把帶輕質(zhì)定滑輪的長(zhǎng)木板固定在水平桌面上，細(xì)繩系在小車上并繞過(guò)滑輪懸掛砂桶，并把砂桶和砂的重力當(dāng)作小車受到的合力F0根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出了如圖（b)所示的aF關(guān)系圖線。(1)針對(duì)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，下列分析正確的是_A.在小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩對(duì)小車的拉力實(shí)際上略小于砂桶和砂的重力B.在小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車受到的合力實(shí)際上小于繩的拉力C. a-F關(guān)系圖線不過(guò)原點(diǎn)，說(shuō)明小車的加速度與實(shí)際受到的合力不成正比D.由a- F關(guān)系.圖線可求得小車的質(zhì)量約為0.63kg(2) 圖（c)為某次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，0、1、2、3、4、5為六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，量出1、3、5點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別為1.45 cm、6.50 cm 14. 65cm。計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,可得小車的加速度大小a=_m/s20 (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）答案：AB 0.78【拓展提升】（主要是提供給學(xué)生的較新題型、綜合性、有一點(diǎn)難度的題目）1（xx·新課標(biāo)全國(guó)卷） 某同學(xué)利用圖(a)所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，如圖(b)所示實(shí)驗(yàn)中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到，回答下列問(wèn)題：圖(a)圖(b)(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成_(選填“線性”或“非線性”)關(guān)系(2)由圖(b)可知，a­m圖線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，可能的原因是_(3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是_，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是_22(1)非線性(2)存在摩擦力(3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量解析 本題考查了驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)(1)根據(jù)圖中描出的各點(diǎn)作出的圖像不是一條直線，故小車的加速度和鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系(2)圖像不過(guò)原點(diǎn)，小車受到拉力但沒(méi)有加速度，原因是有摩擦力的影響(3)平衡摩擦力之后，在滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，可以得出在小車質(zhì)量不變的情況下拉力與加速度成正比的結(jié)論2如圖甲是利用氣墊導(dǎo)軌探究“在外力一定的條件下，物體加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)步驟如下：氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，并調(diào)至水平；用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光條的寬度為；由導(dǎo)軌上標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離為s；將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動(dòng)后釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過(guò)光電門2；從數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)上分別讀出擋光條通過(guò)光電門1和光電門2所用的時(shí)間分別為和；用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量為M改變滑塊的質(zhì)量重復(fù)步驟進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)據(jù)上述實(shí)驗(yàn)完成下列問(wèn)題：(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法正確的是A應(yīng)先接通光電門后釋放滑塊B調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，應(yīng)掛上砝碼C應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪使細(xì)線和氣墊導(dǎo)軌平行D每次都應(yīng)將滑塊從同一位置靜止釋放(2)用測(cè)量物理量的字母表示滑塊加速度a=(3)由圖乙畫(huà)出的圖線(實(shí)線)，可得到砝碼和砝碼盤(pán)的總重力G=N(4)在探究滑塊加速度a和質(zhì)量M間的關(guān)系時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出如圖乙所示的圖線，發(fā)現(xiàn)圖線與理論值(虛線)有一定的差距，可能原因是10（8分）AC 約2.5 沒(méi)有選取滑塊和砝碼一起作為研究對(duì)象（或答“M沒(méi)有加上砝碼和砝碼盤(pán)的質(zhì)量”也正確） (各2分)【課后總結(jié)】學(xué)完本節(jié)課，你一定要?dú)w納一下物理方法或解題方法，標(biāo)記出自己還沒(méi)有掌握的或者有疑問(wèn)的點(diǎn)，并督促自己盡快解決。歸納內(nèi)容：