文档介绍：实验四验证牛顿运动定律
一、实验目的
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、质量的关系.
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二、实验器材
小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线、纸带、天平、米尺.
考点一| 实验原理与操作
[母题] 某实验小组利用图实­4­1所示的装置探究加速度与力、质量的关系.
图实­4­1
(1)下列做法正确的是________(填字母代号)
,使牵引木块的细绳与长木板保持平行
,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
,先放开木块再接通打点计时器的电源
,不需要重新调节木板倾斜度
(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量.(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)
(3)甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图实­4­1示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a与拉力F的关系,分别得到图实­4­2中甲、、乙用的木块质量分别为m甲、m乙,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙,由图可知,m甲________m乙,μ甲________μ乙.(选填“大于”“小于”或“等于”)
图实­4­2
【解析】(1)探究加速度与力、质量的关系时,牵引木块的细绳应与长木板平行;平衡摩擦力时应不挂砝码桶;对于打点计时器,应先接通电源,再放开木块;平衡摩擦力后,改变木块上砝码的质量,、D正确,选项B、C错误.
(2)对于系统,根据牛顿第二定律,有a=,牵引小车的拉力F=Ma=.要使F=mg,则M≈M+m,即要求m≪M.
(3)对于木块,根据牛顿第二定律,得a==-μg,故a­>,所以m甲<=0时,a=-μg,即a­F图线在a轴上的截距为-μg,所以-μ甲g<-μ乙g,即μ甲>μ乙.
【答案】(1)AD (2)远小于(3)小于大于
[借题悟法·核心点拨]
[第(1)问]
(1)平衡木块的滑动摩擦力时,砝码桶不能拴在木块上.
(2)改变木块质量时,不需要重新平衡摩擦力.
(3)实验过程中,应先接通电源,再放开木块.
[第(2)问]
(1)平衡木块摩擦力后,细绳的拉力即为木块的合外力.
(2)只有满足砝码桶及桶内砝码的总质量远小于木块和木块上砝码的总质量时,细绳的拉力才近似等于砝码桶及桶内砝码的总重力.
[第(3)问]
(1)因没有平衡摩擦力,a­F图线为不过原点的倾斜直线.
(2)利用a­F图线的斜率、截距的意义比较m、μ的大小.
[母题迁移]
(2017·汕头质检)图­4­3为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.
图实­4­3
(1)平衡小车所受阻力的操作:取下________,把木板不带滑轮的一端垫高;接通电火花计时器电源,轻推小车,­4­4所示,则应________(选填“减小”或“增大”)木板的倾角,反复调节,直到纸带上打出的点迹________为止.
图实­4­4
(2)图­4­5为研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象,,在纵轴上的截距为b,若牛顿第二定律成立,则小车受到的拉力为________,小车的质量为________.
图实­4­5
【解析】(1)平衡小车所受阻力时,需要将砝码取下;题图纸带反映了小车在做加速运动,即垫木垫高了,应减小木板的倾角,直到纸带打出的点迹均匀为止.
(2)当小车上的砝码为零时,小车加速度为a0=,设小车的质量为M,则小车受到的拉力为F=Ma0=;图中直线的函数关系式为=km+b,根据牛顿第二定律F=(m+M)a,可解得:M=,F=.
【答案】(1)砝码减小间隔相等(均匀) (2)
考点二| 数据处理与误差分析
[母题] (2017·宁德质检)某次“探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系”实验过程是:
(1)图实­4­­4­6乙为某次实验得到的一段纸带,计数点A、B、C、D、 s,根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字).
甲乙
图实­4­6
(2)保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,