文档介绍：专题 61 验证牛顿第二定律实验高考命题潜规则解密 61:验证牛顿第二定律实验规则验证: 2012 年安徽理综第 21题、 2012 年全国理综第 23题、命题规律: 验证牛顿第二定律实验重点考查实验操作和数据处理,难度中等。【典例分析】典例 1.( 10分)( 2012 年安徽理综第 21 题)图 1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为 m ,小车和砝码的总质量为 M 。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。(1) 实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板上滑轮的高度,使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是 A. 将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节 m的大小, 使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。 ,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。 ,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车, 观察判断小车是否做匀速运动。(2) 实验中要进行质量 m 和M的选取,以下最合理的一组是 =20 g,m =10g 、15g、20g 、25g、30g、40g =200 g,m =20 g、40g、60g 、80g、100 g、120 g =400 g,m =10 g、15g、20g 、25g、30g、40g =400 g,m =20 g、40g、60g 、80g、100 g、120 g (3)图2是实验中得到的一条纸带,A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为 ABs = cm 、 BCs = cm 、 CDs = cm 、 DEs = cm 、 EFs = cm 、 FGs = cm 。已知打点计时器的工作频率为 50 Hz ,, 则小车的加速度 a= m/s 2(结果保留 2位有效数字)。典例 2.(2012 年全国理综第 23题) 图1 为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为 50Hz 的交流电源,打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”。(1)完成下列实验步骤中的填空: ①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列________ 的点。②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码。③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点迹的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量 m。④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③。⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s 1,s 2,…。求出与不同 m相对应的加速度 a。⑥以砝码的质量 m为横坐标, a 1 为纵坐标,在坐标纸上做出 a 1 --m 关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则a 1 与 m处应成_________ 关系(填“线性”或“非线性”)。(2)完成下列填空: (ⅰ)本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________ 。(ⅱ)设纸带上三个相邻计数点的间距为 s 1、s 2、s 3。a可用 s 1、s 3和Δt表示为 a=__________ 。图 2 为用米尺测量某一纸带上的 s 1、s 3 的情况,由图可读出 s 1 =__________mm ,s 3 =__________mm 。由此求得加速度的大小 a=__________m/s 2。(ⅲ)图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为 k,在纵轴上的截距为b ,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为___________ ,小车的质量为___________ 。【考点定位】考查验证牛顿第二定律实验。典例 3:(2010 山东理综)某同学设计了如图 3 所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线 MN 、 PQ ,并测出间距 d。开始时将木板置于 MN 处,现缓慢向瓶中加水, 直到木板开始运动为止,记下弹簧秤的示数 F 0 ,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数 F 1 。然后释放木板,并用秒表记下木板运动到 PQ