方法05 牛顿第二定律实验要点归纳与数据处理的方法（方法总结+练习巩固）--【实验攻略】备战2024年高考物理实验方法大全

方法05 牛顿第二定律实验要点归纳总结与数据处理的方法 1. 实验要点归纳 实验要点 处理方法 平衡摩擦力 通过在木板右侧垫木块使木板有一定的倾角，则小车所受重力沿木板方向的分力与其所受摩擦力平衡。平衡摩擦力后，在不受拉力作用时用手轻拨小车，小车能够做匀速直线运动，纸带上的打点间距相等 小车质量 M与钩码 质量m的 关系 （1）研究对象为小车时，在平衡过摩擦力的条件下，小车的加速度，则小车所受到的拉力：，当M≫m时，小车所受的拉力近似等于钩码重力，即F≈mg （2）当研究对象为小车和钩码组成的系统时，在平衡过摩擦力的条件下，系统的合力等于悬挂物的重力，因此这种情况就不需要满足M≫m的条件 图像数据 的误差 分析 2. 探究牛顿第二定律实验图像数据处理的技巧 图像类别 图像示例 处理技巧 a-F图像 若 a - F图线是实验 装 置 放 在 光 滑 水平面得到的 ，设小车 质量为 M .根据牛顿第 在二定律，有变形得, 则a - F图像的斜率， 根 据斜率可求小车质量 若a-F图线是实验装置放在不光滑水平面上得到的，设小车质量为M、小车与桌面间的动摩擦因数为μ，根据牛顿第二定律有F-μMg=Ma，变形得，则a-F图像的斜率，纵截距表示，根据斜率和纵截距可求小车质量和动摩擦因数 图像 若图线是实验装置在光滑水平面上得到的，设小车质量为M，根据牛顿第二定律有，变形得，则图像的斜率k=F，根据斜率可求小车所受的合外力 1．（2022·山东·统考高考真题）在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下： ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上； ②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨； ③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时； ④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。 回答以下问题（结果均保留两位有效数字）： （1）弹簧的劲度系数为 N/m。 （2）该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中I所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为 kg。 （3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待测物体的质量为 kg。 2．（2021·湖南·高考真题）某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下： （1）用游标卡尺测量垫块厚度，示数如图（b）所示， ； （2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平； （3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度； （4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数和滑块对应的加速度； （5）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4），记录数据如下表： 1 2 3 4 5 6 0.087 0.180 0.260 0.425 0.519 根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线 。 如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是 （保留三位有效数字）。 3．（2020·北京·统考高考真题）在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究： （1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图1所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是： (选填选项前的字母)。 A．小车质量相同，钩码质量不同 B．小车质量不同，钩码质量相同 C． 小车质量不同，钩码质量不同 （2）某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度与质量的7组实验数据，如下表所示。在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出图像 。 次数 1 2 3 4 5 6 7 0.62 0.56 0.48 0.40 0.32 0.24 0.15 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 （3）在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。请在图