第三章 实验四 验证牛顿运动定律（Word教参）-2022高考物理一轮复习【优化指导】高中总复习·第1轮（全国通用）

实验四　验证牛顿运动定律 ◎注意事项 1．实验方法：控制变量法． 2．平衡摩擦力：不悬挂小盘，但小车连着纸带． 3．不重复：不重复平衡摩擦力． 4．实验条件：M≫m.小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力． 5．一先一后一按住：先接通电源，后放小车，且在小车到达滑轮前按住小车． 6．作图：作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位． ◎误差分析 1．因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力． 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起误差． (一)对实验原理、注意事项的考查 1．(1)我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量M两个因素有关．要研究这三个物理量之间的定量关系，需采用的思想方法是________． (2)某同学的实验方案如图所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减少这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施： ①用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是____________． ②使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于____________． (3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种： A．利用公式a＝ eq \f(2x,t2) 计算 B．根据逐差法利用a＝ eq \f(Δx,T2) 计算 两种方案中，选择方案________比较合理． 解析　(1)实验研究这三个物理量之间关系的思想方法是控制变量法．(2)用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力，只有在满足砂桶的质量远小于小车的质量时，拉力才可近似等于砂桶的重力．(3)计算加速度时，用逐差法误差较小． 答案　(1)控制变量法　(2)平衡摩擦力　砂桶的重力　(3)B 2．(2020·广东实验中学模拟)某实验小组利用如图1所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”． 图1 (1)实验中除了需要小车、砝码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、两根导线、复写纸、纸带之外，还需要________、________． (2)下列做法正确的是________． A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B．在调节木板倾斜角度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的托盘通过定滑轮拴在小车上 C．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源 D．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 E．用托盘和盘内砝码的重力作为小车和车上砝码受到的合外力，为减小误差，实验中一定要保证托盘和砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量 (3)某同学以小车和车上砝码的总质量的倒数 eq \f(1,M) 为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，在坐标纸上作出的a­ eq \f(1,M) 关系图线如图2所示．由图可分析得出：加速度与质量成________关系(填“正比”或“反比”)；图线不过原点说明实验有误差，引起这一误差的主要原因是平衡摩擦力时长木板的倾角________(填“过大”或“过小”). 图2 解析　(1)实验中需要用托盘和砝码的总重力表示小车受到的拉力，需测量托盘的质量，所以还需要天平．实验中需要用刻度尺测量纸带上点迹间的距离，从而得出加速度，所以还需要刻度尺． (2)平衡摩擦力时应系上纸带，不能挂托盘；调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，A项正确，B项错误；平衡摩擦力后细绳与木板平行，且托盘和砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量时，托盘和砝码的总重力近似等于小车和车上砝码受到的合外力，E项正确；实验时应该先接通电源，后释放小车，使得纸带上点迹多一些，以便于测量加速度，还要多测几组数据减小偶然误差，C项错误；通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜角度，D项正确． (3)a­ eq \f(1,M) 图象是一条直线，a与M成反比；图象在a轴上有截距，这是平衡摩擦力时木板的倾角过大造成的． 答案　(1)天平　刻度尺　(2)AD　E　(3)反比　过大 (二)对实验数据处理、误差分析的考查 3．(2020·天津河西区模拟)某实验小组设计了如图甲所示实验装置“探究加速度与物体受力的关系”．图中A为滑块．B为装有砝码的小盘，C为放置在水平桌面上一端带有定滑轮的长木板，滑块通过纸带与电磁打点计时器(未画出)相连． (1)小组成员先用弹簧测力计测量滑块的重力(如图乙).由图可知滑块的重力GA＝________ N. (2)小组成员接着将滑块与砝码盘用细绳连接，将细绳挂在滑轮上，使滑轮和滑块间的细绳处于水平，然后在砝码盘中添加砝码．在规范操作的情况下．得到了滑块加速度与砝码盘及砝码总重力F的关系．将实验数据描绘在a­F图象