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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2019,高考一轮总复习,物理,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 牛顿运动定律,试验四探究加速度与力、质量关系,1/41,过好双基关,2/41,1.,试验原理,(1),保持质量不变，探究加速度跟,关系,.,(2),保持合外力不变，探究加速度与,关系,.,(3),作出,a,F,图象和,a,图象，确定其关系,.,2.,试验器材,小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮长木板、垫木、打点计时器、,、导线两根、纸带、天平、米尺,.,基本试验要求,合外力,质量,低压交流电源,3/41,3.,试验步骤,(1),测量：用天平测量小盘和砝码质量,m,和小车质量,m,.,(2),安装：按照如图,1,所表示装置把试验器材安装好，只是不把悬挂小盘细绳系在小车上,(,即不给小车,).,图,1,牵引力,4/41,(3),平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮一端下面垫上一块薄木块，使小车能,下滑,.,(4),操作：,小盘经过细绳绕过定滑轮系于小车上，先,后,，断开电源，取下纸带编号码,.,保持小车质量,m,不变，改变小盘和砝码质量,m,，重复步骤,.,在每条纸带上选取一段比较理想部分，测加速度,a,.,描点作图，作,a,F,图象,.,保持小盘和砝码质量,m,不变，改变小车质量,m,，重复步骤,和,，,作,a,图象,.,匀速,接通电源,放开小车,5/41,1.,注意事项,(1),平衡摩擦力：适当垫高木板右端，使小车重力沿斜面方向分力恰好平衡,.,在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器纸带匀速运动,.,(2),不重复平衡摩擦力,.,(3),试验条件：,.,(4),一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽可能靠近,_,，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车抵达滑轮前按住小车,.,规律方法总结,打点计时器,小车和纸带受到阻力,m,m,6/41,2.,误差分析,(1),试验原理不完善：本试验用小盘和砝码总重力,m,g,代替小车拉力，而实际上小车所受拉力要小于小盘和砝码总重力,.,(2),摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引发误差,.,3.,数据处理,(1),利用,x,aT,2,及逐差法求,a,.,(2),以,a,为纵坐标，,F,为横坐标，依据各组数据描点，假如这些点在一条过原点直线上，说明,a,与,F,成正比,.,(3),以,a,为纵坐标，,为横坐标，描点、连线，假如该线为过原点直线，就能判定,a,与,m,成反比,.,7/41,研透命题点,8/41,例,1,某次探究加速度,a,跟物体所受协力,F,和质量,m,关系试验,.,图,2,(1),图,2,甲所表示为试验装置图,.,图乙为某次试验得到一段纸带，计数点,A,、,B,、,C,、,D,、,E,间时间间隔为,0.1 s.,依据纸带可求出小车加速度大小为,_m/s,2,(,结果保留两位有效数字,).,命题点一教材原型试验,基础考点自主悟透,0.43,答案,9/41,(2),保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行屡次测量,.,依据试验数据作出了加速度,a,随拉力,F,改变图线，如图,3,所表示,.,图中直线没有经过原点，其主要原因是,_.,图,3,试验前未平衡摩擦力,(,或平衡摩擦力不充分,),答案,10/41,(3),保持砂和砂桶质量不变，改变小车中砝码质量，进行屡次测量，得到小车加速度,a,、质量,m,及其对应,数据如表中所表示：,答案,如图所表示,试验次数,1,2,3,4,5,6,7,8,小车加速度,a,/(ms,2,),1.90,1.72,1.49,1.25,1.00,0.75,0.50,0.30,小车和砝码质量,m,/kg,0.25,0.29,0.33,0.40,0.50,0.71,1.00,1.67,/kg,1,4.00,3.45,3.03,2.50,2.00,1.41,1.00,0.60,a.,请在图,4,坐标纸中画出,a,图线,.,b.,依据作出,a,图象能够得到结论是,_,_.,图,4,图线为过原点,直线，表明在合外力一定时，加速度跟质量成反比,答案,11/41,变式,1,(1),我们已经知道，物体加速度,a,同时跟合外力,F,和质量,M,两个原因相关,.,要研究这三个物理量之间定量关系，需采取思想方法是,_,_.,(2),某同学试验方案如图,5,所表示，,她想用砂桶重力表示小车受到,合外力,F,，为了降低这种做法带,来试验误差，她先做了两方面,调整办法：,a.,用小木块将长木板无滑轮一端垫高，目标是,_.,b.,使砂桶质量远小于小车质量，目标是使拉小车力近似等于,_.,控制,平衡摩擦力,砂桶重力,图,5,变量法,答案,12/41,(3),该同学利用试验中打出纸带求加速度时，处理方案有两种：,答案,两种方案中，选择方案,_,比较合理,.,13/41,变式,2,为了,“,探究加速度与力、质量关系,”,，现提供如图,6,所表示试验装置：,(1),以下试验操作正确是,_.,A.,将木板不带滑轮一端适当垫高，,使小车在砝码及砝码盘牵引下恰,好做匀速运动,B.,调整滑轮高度，使细线与木板平行,C.,先接通电源后释放小车,D.,试验中小车加速度越大越好,图,6,答案,解析,14/41,解析,将不带滑轮木板一端适当垫高，在不挂钩码情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车协力就是细线拉力，故选项,A,错误；,细线拉力为小车协力，所以应调整定滑轮高度使细线与木板平行，故,B,正确；,试验时，应使小车靠近打点计时器，先接通电源后由静止释放小车，故选项,C,正确；,试验时，为了减小试验误差，小车加速度应适当大一些，但不是越大越好,.,故,D,错误,.,15/41,(2),在试验中，得到一条如图,7,所表示纸带，已知相邻计数点间时间间隔为,T,0.1 s,，且间距,x,1,、,x,2,、,x,3,、,x,4,、,x,5,、,x,6,已量出分别为,3.09 cm,、,3.43 cm,、,3.77 cm,、,4.10 cm,、,4.44 cm,、,4.77 cm,，则小车加速度,a,_ m/s,2,.(,结果保留两位有效数字,),图,7,0.34,答案,解析,16/41,(3),有一组同学保持小车及车中砝码质量一定，探究加速度,a,与所受外力,F,关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了试验，得到了两条,a,F,图线，如图,8,所表示,.,图线,_,是在轨道倾斜情况下得到,(,填,“”,或,“”,),；小车及车中砝码总质量,m,_ kg.,0.5,解析,由图线,可知，当,F,0,时，,a,0,，也就是说当细线上没有拉力时小车就有加速度，所以图线,是在轨道倾斜情况下得到，依据,F,ma,得,a,F,图象斜率,k,，由,a,F,图象得图象斜率,k,2,，所以,m,0.5 kg.,图,8,答案,解析,17/41,命题点二教材试验创新,能力考点师生共研,试验装置图,创新,/,改进点,1.试验方案改进：系统总质量不改变，改变拉力得到若干组数据.,2.用传感器统计小车时间t与位移x，直接绘制xt图象.,3.利用牛顿第二定律求解试验中一些参量，确定一些规律.,18/41,1.用传感器与计算机相连，直接得出小车加速度.,2.图象法处理数据时，用钩码质量m代替协力F，即用am图象代替aF图象.,1.用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得物块初速度和末速度，由运动学公式求出加速度.,2.结合牛顿第二定律，该装置能够测出动摩擦因数,19/41,试验方案改进：弹簧测力计测量小车所受拉力，钩码质量不需要远小于小车质量，更无需测钩码质量,1.气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力.,2.力传感器测量滑块所受拉力，钩码质量不需要远小于滑块质量，更无需测钩码质量.,3.用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得滑块末速度，由刻度尺读出遮光条中心初始位置与光电门之间距离，由运动学公式求出加速度.,20/41,例,2,(,全国卷,23),某物理课外小组利用图,9,中装置探究物体加速度与其所受合外力之间关系,.,图中，置于试验台上长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上小滑车相连，另一端可悬挂钩码,.,本试验中可用钩码共有,N,5,个，每个,质量均为,0.010 kg.,试验步骤以下：,(1),将,5,个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适,当厚度小物块，使小车,(,和钩码,),能够在木板上匀速下滑,.,(2),将,n,(,依次取,n,1,，,2,，,3,，,4,，,5),个钩码挂在轻绳右端，其余,N,n,个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行,.,释放小车，同时用传感器统计小车在时刻,t,相对于其起始位置位移,s,，绘制,st,图象，经数据处理后可得到对应加速度,a,.,图,9,21/41,(3),对应于不一样,n,a,值见下表,.,n,2,时,st,图象如图,10,所表示；由图求出此时小车加速度,(,保留,2,位有效数字,),，将结果填入下表,.,解析,因为小车做初速度为零匀加速直线运动，将图中点,(2,，,0.78),代入,s,at,2,可得，,a,0.39 m/s,2,.,答案,解析,n,1,2,3,4,5,a,/(ms,2,),0.20,0.58,0.78,1.00,图,10,0.39,22/41,(4),利用表中数据在图,11,中补齐数据点，并作出,an,图象,.,从图象能够看出：当物体质量一定时，物体加速度与其所受合外力成正比,.,图,11,答案,看法析图,解析,依据描点法可得如图所表示图线,.,答案,解析,23/41,(5),利用,a-n,图象求得小车,(,空载,),质量为,_kg(,保留,2,位有效数字，重力加速度取,g,9.8 ms,2,).,0.44,答案,解析,24/41,(6),若以,“,保持木板水平,”,来代替步骤,(1),，以下说法正确是,_(,填入正确选项前标号,),A.,a-n,图线不再是直线,B.,a-n,图线仍是直线，但该直线不过原点,C.,a-n,图线仍是直线，但该直线斜率变大,答案,解析,25/41,变式,3,在用,DIS,研究小车加速度与外力关系时，某试验小组先用如图,12(a),所表示试验装置，重物经过滑轮用细线拉小车，在小车和重物之间接一个不计质量微型力传感器，位移传感器,(,发射器,),随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器,(,接收器,),固定在轨道一端，试验中力传,感器拉力为,F,，保持小车,包含位移传感器,(,发射器,),质量不变，改变重物质量重,复试验若干次，得到加速度,与外力关系如图,(b),所表示,.,(1),小车与轨道滑动摩擦力,F,f,_ N.,解析,依据题图,(b),可知，当,F,0.67 N,时，小车开始有加速度，则,F,f,0.67 N,，,0.67,图,12,答案,解析,26/41,(2),从图象中分析，小车,包含位移传感器,(,发射器,),质量为,_ kg.,0.67,答案,解析,27/41,(3),该试验小组为得到,a,与,F,成正比关系，应将斜面倾角,调整到,tan,_.,0.1,答案,解析,解析,为得到,a,与,F,成正比关系，则应该平衡摩擦力，则有：,Mg,sin,Mg,cos,解得：,tan,，,所以,tan,0.1.,28/41,变式,4,如图,13,所表示为某同学探究加速度与力、质量关系试验装置，两个相同质量小车放在光滑水平板上，前端各系一根轻质细绳，绳一端跨过光滑轻质定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码,.,两小车后端各系一条细绳，一起被夹子夹着使小车静止,.,打开夹子，两小车同时开始运动；关上夹子，两小车同时停下来，用刻度尺测出两小车位移，下表是该同学在几次试验中统计数据,.,图,13,29/41,试验,次数,车号,小车质量,(g),小盘质量,(g),车中砝码质量,(g),盘中砝码质量,(g),小车位移,(cm),1,甲,50,10,0,0,15,乙,50,10,0,10,30,2,甲,50,10,0,10,27.5,乙,50,10,50,10,14,3,甲,50,10,0,0,18,乙,50,10,10,10,30/41,请回答下述问题：,(1),在每一次试验中，甲、乙两车位移之比等于,_,之比，请简明说明试验原理,_.,解析,因为两车运动时间相同，由,x,at,2,，知甲、乙两车位移之比等于加速度之比，即,x,甲,x,乙,a,甲,a,乙,.,答案,解析,加速度,看法析,31/41,(2),第一次试验控制了,_,不变，在试验误差允许范围内可得出结论是,_.,解析,第一次试验中控制小车质量不变，在试验误差允许范围内，小车加速度与拉力成正比,.,答案,解析,小车质量,小车加速度与拉力成正比,(3),第二次试验控制了,_,不变，在试验误差范围内可得出结论是,_.,小车所受拉力,小车加速度与质量成反比,解析,第二次试验中控制小车所受拉力不变，在试验误差允许范围内，小车加速度与质量成反比,.,32/41,(4),第三次试验时，该同学先测量了甲车位移，再依据前两次试验结论，计算出乙车应该发生位移，然后再测量了乙车位移，结果他高兴地发觉，理论预言与实际符合得相当好,.,请问，他计算出乙车位移应该是,_.,30 cm,答案,解析,33/41,命题点三教材试验拓展,能力考点师生共研,以,“,探究加速度与力、质量关系,”,为背景测量物块与木板间动摩擦因数,.,例,3,甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数试验,.,已知重力加速度为,g,.,图,14,34/41,(1),甲同学所设计试验装置如图,14,甲所表示,.,其中,A,为一质量为,M,长直木板，,B,为木板上放置质量为,m,物块，,C,为物块右端连接一轻质弹簧测力计,(,水平放置,).,试验时用力将,A,从,B,下方抽出，经过,C,读数,F,1,即可测出动摩擦因数,.,则该设计能测出,_(,填,“,A,与,B,”,或,“,A,与地面,”,),之,间动摩擦因数，其表示式为,_.,A,与,B,答案,解析,35/41,(2),乙同学设计如图乙所表示,.,他在一端带有光滑轻质定滑轮长木板上固定有,A,、,B,两个光电门，与光电门相连计时器能够显示带有遮光片物块在其间运动时间，与跨过定滑轮轻质细绳相连轻质测力计能显示挂钩处所受拉力,.,试验时，屡次改变砂桶中砂质量，每次都让物块从靠近光电门,A,处由静止开始运动，读出多组测力计示数,F,及对应物块在两光电门之间运动时间,t,.,在坐,标系中作出,F,图线如图丙所表示，图线斜,率为,k,，与纵轴截距为,b,，与横轴截距为,c,.,因乙同学不能测出小车质量，故该同学还应该,测出物理量为,_.,依据,该测量物理量及图线信息可知物块和长木板之,间动摩擦因数表示式为,_.,光电门,A,、,B,之间距离,x,答案,解析,36/41,依据牛顿第二定律得,对于物块，,F,mg,ma,则图线斜率为：,k,2,mx,，纵轴截距为：,b,mg,；,37/41,变式,5,如图,15,所表示，某同学设计了一个测量滑块与木板间动摩擦因数试验装置，装有定滑轮长木板固定在水平试验台上，木板上有一滑块，滑块右端固定一个动滑轮，钩码和弹簧测力计经过绕在滑轮上轻绳相连，放开钩码，滑块在长木板上做匀加速直线运动,.,图,15,38/41,(1),试验得到一条如图,16,所表示纸带，相邻两计数点之间时间间隔为,0.1 s,，由图中数据可知，滑块运动加速度大小是,_ m/s,2,.(,计算结果保留两位有效数字,),图,16,2.4,答案,解析,39/41,(2),读出弹簧测力计示数,F,，处理纸带，得到滑块运动加速度,a,；改变钩码个数，重复试验,.,以弹簧测力计示数,F,为纵坐标，以加速度,a,为横坐标，得到图象是纵轴截距为,b,一条倾斜直线，如图,17,所表示,.,已知滑块和动滑轮总质量为,m,，重力加速度为,g,，忽略滑轮与绳之间摩擦,.,则滑块和木板之间,动摩擦因数,_.,答案,解析,图,17,40/41,解析,滑块受到拉力,F,T,为弹簧测力计示数两倍，即：,F,T,2,F,滑块受到摩擦力为：,F,f,mg,由牛顿第二定律可得：,F,T,F,f,ma,41/41,
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