北京专用2019版高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第5讲实验验证牛顿第二定律检测
高考物理一轮复习：3-1《牛顿第一定律、牛顿第三定律》ppt课件
题的能力．
实验四：验证牛顿第二 定律
2．本章复习关注两点： (1)对力和运动关系的认识历程、牛顿运动 定律、惯性、作用力、反作用力的概念， 规律的理解和辨析．
(2)以生产、生活和科学实验中有关的命题
背景，考查应用牛顿运动定律分析实际问
题的能力．
高三物理一轮复习
第三章 牛顿运动定律 第1节 牛顿第一定律 牛顿第三定律
考点阐释
1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”
2．应用牛顿第三定律时应注意的问题
(1)定律中的“总是”二字说明对于任何物体，在任何 条件下牛顿第三定律都是成立的．
考点二 对牛顿第三定律的理解
考点阐释
不同点
(2)牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中，若一个产生或消失， 则另一个必然同时产生或消失．
D．摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要 制适当的速度，另一方面要将身体稍微向
将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到转弯的目的 里倾斜，调控人和车的重心位置，但整体
答案 解析
的惯性不变，选项D错误．
考点一 对牛顿第一定律的理解
题组设计
3.(2014·高考北京卷)伽利略创造的
把实验、假设和逻辑推理相结合的
用细绳把小球悬挂起来，当小球静止时，下列
说法中正确的是
()
A．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一 对作用力和反作用力
B．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一 对作用力和反作用力
C．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一 对平衡力
D．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一 对平衡力
答案 解析 图片显/隐
考
考点一 对牛顿第一定律的理解
点 考点二 对牛顿第三定律的理解
(A版)2019版高考物理一轮复习 考点考法 第3章 牛顿运动定律课件 新人教版
③牛顿第一定律明确了力不是维持物体运动的原
④牛顿第一定律研究的是不受外力的理想 情况，与受合外力为零不是一回事．因此不 能简单地认为它是牛顿第二定律的特例．由 于物体绝对不受外力的情况是不存在的，所 以牛顿第一定律既不是直接从实验得出的， 也无法直接用实验验证，它是在伽利略的理 想实验基础上，经过科学推理得出的结 论．通常人们看到的静止或匀速直线运动状
A．沿斜面向下的直线 B．竖直向下的直线
3．牛顿第三定律
✓ (1)内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大 小相等、方向相反，作用在同一直线上．关系式为F＝ －F′。
✓ (2)对牛顿第三定律的理解
①相互性：作用力和反作用力作用在不同物体上；
②同时性：作用力和反作用力总是成对出现、同时产
生、同时按同样规律变化、同时消失；
考点7
核心方法 重点突破
考法2 作用力、反作用力与平衡力的比较
例2
(多选)甲、乙两队用一条轻绳进行拔河比赛，甲队胜， 在比赛过程中( )
A．甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力 B．甲队与地面间的摩擦力大于乙队与地面间的摩擦力 C．甲、乙两队与地面间的摩擦力大小相等、方向相反 D．甲、乙两队拉绳子的力大小相等、方向相反
例2
题型2 牛顿第一定律
例2
[贵州遵义航天高级中学2018期初考](多选)伽利略根据 小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念， 从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下 列说法，其中正确的是( )
A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B．没有力的作用，物体只能处于静止状态
例2
【解析】
高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律课件
3.用整体法和隔离法结合牛顿第二定律,处理与静力学、运动学相结合的 综合问题,是高考的热点。 4.对牛顿第一、第三定律的考查经常以选择题或融合到计算题中的形式 呈现。
二、复习方法及重难点突破 1.复习方法: (1)注重对基本概念和基本规律的理解:本章中有关于基本概念的理解和 辨析,如惯性与惯性定律、相互作用力与平衡力等,而对三个定律的理解 及应用更是高考的热点,且此内容往往与其他知识相联系,命制综合性较 强的题目。
复习课件
高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律课件
2021/4/17
高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律课件
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 第三章 牛顿运动定律
【体系构建】
【备考指导】 一、知识特点 本章基本概念较多,如惯性、作用力和反作用力、超重和失重等,基本规 律即牛顿三大定律,主要有以下特点: 1.本章是在前两章的基础上进一步研究物体运动状态变化的原因,揭示力 和运动的本质关系。 2.以牛顿第二定律为重点,研究其应用,如瞬时性问题、传送带问题、滑 块相对滑动问题、超失重问题、两类动力学问题等。
2.重点难点突破方法: (1)深刻理解力和运动之间的关系,熟练掌握动力学的两类基本问题。 (2)恰当地选取研究对象,灵活运用整体法和隔离法处理连接体问题,并能 选取适当的坐标系建立方程求解。 (3)学会将实际问题理想化、模型化。
2021/4/17
高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律课件
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休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时 间，你们休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一 动，久坐对身体不好哦~
2021/4/17
高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律课件
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结束语
高三一轮复习秘籍-第三章专题强化三 动力学两类基本问题和临界极值问题
第三章牛顿运动定律专题强化三动力学两类基本问题和临界极值问题专题解读1.本专题是动力学方法处理动力学两类基本问题、多过程问题和临界极值问题，高考在选择题和计算题中命题频率都很高．2．学好本专题可以培养同学们的分析推理能力，应用数学知识和方法解决物理问题的能力．3．本专题用到的规律和方法有：整体法和隔离法、牛顿运动定律和运动学公式、临界条件和相关的数学知识．过好双基关————回扣基础知识训练基础题目一、动力学的两类基本问题1．由物体的受力情况求解运动情况的基本思路：先求出几个力的合力，由牛顿第二定律(F合＝ma)求出加速度，再由运动学的有关公式求出速度或位移．2．由物体的运动情况求解受力情况的基本思路：已知加速度或根据运动规律求出加速度，再由牛顿第二定律求出合力，从而确定未知力．3．应用牛顿第二定律解决动力学问题，受力分析和运动分析是关键，加速度是解决此类问题的纽带，分析流程如下：受力情况二、动力学中的临界与极值问题1．临界或极值条件的标志(1)题目中“刚好”“恰好”“正好”等关键词句，明显表明题述的过程存在着临界点．(2)题目中“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词句，表明题述过程存在着“起止点”，而这些“起止点”一般对应着临界状态．(3)题目中“最大”“最小”“至多”“至少”等词句，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点．2．常见临界问题的条件(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是弹力F N＝0.(2)相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值．(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子断裂的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力；绳子松弛的临界条件是F T＝0.(4)最终速度(收尾速度)的临界条件：物体所受合外力为零．研透命题点————细研考纲和真题分析突破命题点1．解题关键(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析；(2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁．2．常用方法(1)合成法(2)正交分解法◆类型1已知物体受力情况，分析物体运动情况【例1】(2021·河北卷)如图，一滑雪道由AB 和BC 两段滑道组成，其中AB 段倾角为θ，BC 段水平，AB 段和BC 段由一小段光滑圆弧连接，一个质量为2kg 的背包在滑道顶端A 处由静止滑下，若1s 后质量为48kg 的滑雪者从顶端以1.5m/s 的初速度、3m/s 2的加速度匀加速追赶，恰好在坡底光滑圆弧的水平处追上背包并立即将其拎起，背包与滑道的动摩擦因数为μ＝112，重力加速度取g ＝10m/s 2，sin θ＝725，cos θ＝2425，忽略空气阻力及拎包过程中滑雪者与背包的重心变化，求：(1)滑道AB段的长度；(2)滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度．答案(1)9m(2)7.44m/s解析(1)A→B过程对背包(m1)：受力分析，由牛顿第二定律得m1g sinθ－μm1g cosθ＝m1a1解得a1＝2m/s2①由运动分析得：l＝1a1t2②，v1＝a1t③2对滑雪者(m2)：由运动分析得l＝v0(t－t0)＋1a2(t－t0)2④2v2＝v0＋a2(t－t0)，其中t0＝1s⑤联立①②③④⑤得t＝3s，v1＝6m/s，v2＝7.5m/s，l＝9m(2)滑雪者拎起背包过程水平方向动量守恒，有m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v解得v＝7.44m/s滑雪者拎起背包时的速度为7.44m/s【变式1】(多选)如图甲所示，质量为m的小球(可视为质点)放在光滑水平面上，在竖直线MN的左侧受到水平恒力F1作用，在MN的右侧除受F1外还受到与F1在同一直线上的水平恒力F2作用，现小球从A点由静止开始运动，小球运动的v－t图像如图乙所示，下列说法中正确的是()A．小球在MN右侧运动的时间为t1－t2B．F2的大小为m v1t1＋2mv1 t3－t1C．小球在MN右侧运动的加速度大小为2v1 t3－t1D．小球在0～t4时间内运动的最大位移为v1t2答案BC解析小球在MN右侧运动的时间为t3～t1，故A错误；小球在MN右侧的加速度大小a2＝2v1t3－t1，在MN的左侧，由牛顿第二定律可知F1＝ma1＝mv1t1，在MN的右侧，由牛顿第二定律可知F2－F1＝ma2得F2＝2mv1t3－t1＋mv1t1，故B、C正确；t2时刻后小球反向运动，所以小球在0～t4时间内运动的最大位移是v1t22，故D错误．◆类型2已知物体运动情况，分析物体受力情况【例2】如图甲所示，一质量m＝0.4kg的小物块，以v0＝2m/s的初速度，在与斜面平行的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t＝2s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L＝10m．已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝33.重力加速度g取10m/s2.求：(1)物块到达B点时速度和加速度的大小；(2)拉力F的大小；(3)若拉力F与斜面夹角为α，如图乙所示，试写出拉力F的表达式(用题目所给物理量的字母表示)．答案(1)8m/s3m/s2(2)5.2N(3)F＝mg sinθ＋μcosθ＋ma cosα＋μsinα解析(1)物块做匀加速直线运动，根据运动学公式，有L＝v0t＋12at2，v＝v0＋at，联立解得a＝3m/s2，v＝8m/s(2)对物块受力分析可得，平行斜面方向F cosα－mg sinθ－F f＝ma，垂直斜面方向F N＝mg cosθ其中F f＝μF N解得F＝mg(sinθ＋μcosθ)＋ma＝5.2N(3)拉力F与斜面夹角为α时，物块受力如图所示根据牛顿第二定律有F cosα－mg sinθ－F f＝ma F N＋F sinα－mg cosθ＝0其中F f＝μF NF＝mg sinθ＋μcosθ＋macosα＋μsinα.【变式2】如图所示，粗糙的地面上放着一个质量M＝1.5kg的斜面体，斜面部分光滑，底面与地面的动摩擦因数μ＝0.2，倾角θ＝37°，在固定在斜面的挡板上用轻质弹簧连接一质量m＝0.5kg的小球，弹簧劲度系数k＝200 N/m，现给斜面施加一水平向右的恒力F，使整体向右以a＝1m/s2的加速度匀加速运动(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)．求：(1)F的大小；(2)弹簧的形变量及斜面对小球的支持力大小．答案(1)6N(2)0.017m 3.7N解析(1)对整体应用牛顿第二定律：F－μ(M＋m)g＝(M＋m)a，解得F＝6N.(2)设弹簧的形变量为x，斜面对小球的支持力为F N对小球受力分析：在水平方向：kx cosθ－F N sinθ＝ma在竖直方向：kx sinθ＋F N cosθ＝mg解得x＝0.017m，F N＝3.7N.多过程问题分析步骤1．将“多过程”分解为许多“子过程”，各“子过程”间由“衔接点”连接．2．对各“衔接点”进行受力分析和运动分析，必要时画出受力图和过程示意图．3．根据“子过程”“衔接点”的模型特点选择合理的物理规律列方程．4．分析“衔接点”速度、加速度等的关联，确定各段间的时间关联，并列出相关的辅助方程．5．联立方程组，分析求解，对结果进行必要的验证或讨论．【例3】如图所示，两滑块A、B用细线跨过定滑轮相连，B距地面一定高度，A可在细线牵引下沿足够长的粗糙斜面向上滑动．已知m A＝2kg，m B ＝4kg，斜面倾角θ＝37°.某时刻由静止释放A，测得A沿斜面向上运动的v －t图像如图所示．已知g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)A与斜面间的动摩擦因数；(2)A沿斜面向上滑动的最大位移；(3)滑动过程中细线对A拉力所做的功．答案(1)0.25(2)0.75m(3)12J解析(1)在0～0.5s内，根据图像，A、B系统的加速度为a1＝vt ＝20.5m/s2＝4m/s2对A、B系统受力分析，由牛顿第二定律有m B g－m A g sinθ－μm A g cosθ＝(m A＋m B)a1得：μ＝0.25(2)B落地后，A减速上滑．由牛顿第二定律有m A g sinθ＋μm A g cosθ＝m A a2将已知量代入，可得a2＝8m/s2故A减速向上滑动的位移为x2＝v22a2＝0.25m0～0.5s内A加速向上滑动的位移x1＝v22a1＝0.5m所以，A上滑的最大位移为x＝x1＋x2＝0.75m(3)A加速上滑过程中，由动能定理：W－m A gx1sinθ－μm A gx1cosθ＝12m A v2－0得W＝12J.【变式3】如图所示，一足够长斜面上铺有动物毛皮，毛皮表面具有一定的特殊性，物体上滑时顺着毛的生长方向，毛皮此时的阻力可以忽略；下滑时逆着毛的生长方向，会受到来自毛皮的滑动摩擦力，现有一物体自斜面底端以初速度v0＝6m/s冲上斜面，斜面的倾角θ＝37°，经过2.5s物体刚好回到出发点，(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．求：(1)物体上滑的最大位移；(2)若物体下滑时，物体与毛皮间的动摩擦因数μ为定值，试计算μ的数值．(结果保留两位有效数字)答案(1)3m(2)0.42解析(1)物体向上滑时不受摩擦力作用，设最大位移为x.由牛顿第二定律可得：mg sin37°＝ma1代入数据得：a1＝6m/s2由运动学公式有：v20＝2a1x联立解得物体上滑的最大位移为：x＝3m(2)物体沿斜面上滑的时间为：t1＝v0a1＝66s＝1s物体沿斜面下滑的时间为：t2＝t－t1＝1.5s下滑过程中，由运动学公式有：x＝12a2t22由牛顿第二定律可得：mg sin37°－μmg cos37°＝ma2联立解得：μ≈0.421．基本思路(1)认真审题，详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段)；(2)寻找过程中变化的物理量；(3)探索物理量的变化规律；(4)确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系．2．思维方法极限法把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的假设法临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题数学法将物理过程转化为数学表达式，根据数学表达式解出临界条件【例4】如图所示，一弹簧一端固定在倾角为θ＝37°的光滑固定斜面的底端，另一端拴住质量为m1＝6kg的物体P，Q为一质量为m2＝10kg的物体，弹簧的质量不计，劲度系数k＝600N/m，系统处于静止状态．现给物体Q施加一个方向沿斜面向上的力F ，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，已知在前0.2s 时间内，F 为变力，0.2s 以后F 为恒力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取10m/s 2.求：(1)系统处于静止状态时，弹簧的压缩量x 0；(2)物体Q 从静止开始沿斜面向上做匀加速运动的加速度大小a ；(3)力F 的最大值与最小值．答案(1)0.16m (2)103m/s 2(3)2803N 1603N 解析(1)设开始时弹簧的压缩量为x 0对整体受力分析，平行斜面方向有(m 1＋m 2)g sin θ＝kx 0解得x 0＝0.16m(2)前0.2s 时间内F 为变力，之后为恒力，则0.2s 时刻两物体分离，此时P 、Q 之间的弹力为零且加速度大小相等，设此时弹簧的压缩量为x 1对物体P ，由牛顿第二定律得kx 1－m 1g sin θ＝m 1a前0.2s 时间内两物体的位移x 0－x 1＝12at 2联立解得a ＝103m/s 2(3)对两物体受力分析知，开始运动时拉力最小，分离时拉力最大NF min＝(m1＋m2)a＝1603对Q应用牛顿第二定律得F max－m2g sinθ＝m2aN.解得F max＝m2(g sinθ＋a)＝2803【变式4】两物体A、B并排放在水平地面上，且两物体接触面为竖直面，现用一水平推力F作用在物体A上，使A、B由静止开始一起向右做匀加速运动，如图a所示，在A、B的速度达到6m/s时，撤去推力F.已知A、B 质量分别为m A＝1kg、m B＝3kg，A与地面间的动摩擦因数μ＝0.3，B与地面间没有摩擦，B物体运动的v－t图像如图b所示．g取10m/s2，求：(1)推力F的大小；(2)A刚停止运动时，物体A、B之间的距离．答案(1)15N(2)6m解析(1)在水平推力F作用下，设物体A、B一起做匀加速运动的加速度为a，由B的v－t图象得：a＝3m/s2对于A、B组成的整体，由牛顿第二定律得：F－μm A g＝(m A＋m B)a代入数据解得：F＝15N.(2)撤去推力F后，A、B两物体分离．A在摩擦力作用下做匀减速直线运动，B做匀速运动，设A匀减速运动的时间为t，对于A有：μm A g＝m A a A解得：a A＝μg＝3m/s2根据匀变速直线运动规律有：0＝v0－a A t解得：t＝2s撤去力F后，A的位移为x A＝v0t－1a A t2＝6m2B的位移为x B＝v0t＝12m所以，A刚停止运动时，物体A、B之间的距离为Δx＝x B－x A＝6m.。
2019届高考物理一轮复习第三单元牛顿运动定律3_4实验：验证牛顿运动定律配套课件
考 点 讲 练
考点一
实验原理与操作
本实验的难点是测量小车的合力，实验通过两个“替代 ”关 系测量小车的合力， 使小车合力的测量转化为对悬挂物重力的测 量． 1．平衡摩擦力 ——用小车所受的拉力替代合力 小车受力为重力、拉力、阻力、支持力，平衡摩擦力后，使 重力、阻力和支持力的合力为零，则小车所受的拉力等于小车的 合力．
图2
【答案】
(1)B
(2)C (3)0.42
【解析】 (1)需要将长木板一端适当垫起一定高度，以平衡 摩擦力， 完成此项工作的标志就是不挂砂桶条件下小车能带动纸 带匀速运动(通过打点计时器点痕间隔是否均匀判定 )． mg (2)根据实验原理：实验中小车的实际加速度为 a＝ ， M＋ m 实验时把 mg 当成对 M 的拉力，即忽略 m 对加速度的影响，使 mg 加速度约为 a＝ ，显然需 m≪ M，据此可知 C 组最合理． M
பைடு நூலகம்
(3)由逐差法求小车运动的加速度 （ DE＋ EF＋FG）－（ AB＋BC＋ CD） a＝ ＝0.42 m/s2 2 9T
如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上 固定一个盒子，盒子内盛有砂子．砂桶的总质量 (包括桶以及桶内砂子质量 )记为 m，小车的总质量 (包括 车、盒子及盒内砂子质量)记为 M.
三、实验器材 带定滑轮的长木板、 低压交流电源、 复写纸片和纸带、 小车、 小盘、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线．
四、实验步骤 用天平测出小车的质量 M，小盘和砝码的总质量 m. 按图把实验器材安装好，先不要把悬挂小盘的细绳系在 车上． 在木板的一端下面垫一木块，移动木块的位置，直至小 车拖着纸带在斜面上做匀速运动． 小盘绕过滑轮系于小车上，先通电源后放开小车，打完 点后切断电源，取下纸带．
高考物理第一轮复习教案 第三章 牛顿运动定律
考力和运动的综合题，重点考查综合运用知识的能力，如为使物体变为某一运动状态，应选择怎样的施力方案；
二是联系实际，以实际问题为背景命题，重点考查获取并处理信息，去粗取精，把实际问题转化成物理问题的
能力。
§1 牛顿第一定律 牛顿第三定律
一、牛顿第一定律 1．牛顿第一定律（惯性定律）的内容 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
看，要求准确理解牛顿第一定律；加深理解牛顿第二定律，熟练掌握其应用，尤其是物体受力分析的方法；理
解牛顿第三定律；理解和掌握运动和力的关系；理解超重和失重。本章内容的高考试题每年都有，对本章内容
单独命题大多以选择、填空形式出现，趋向于用牛顿运动定律解决生活、科技、生产实际问题。经常与电场、
磁场联系，构成难度较大的综合性试题，运动学的知识往往和牛顿运动定律连为一体，考查推理能力和综合分
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高考物理第一轮复习教案
第三章 牛顿运动定律
张建设编写
这个定律有两层含义： （1）保持匀速直线运动状态或静止状态是物体的固有属性；物体的运动不需要用力来维持。 （2）要使物体的运动状态（即速度包括大小和方向）改变，必须施加力的作用，力是改变物体运动状态的 原因，是使物体产生加速度的原因。 2．牛顿第一定律的几点说明 （1）物体不受外力是该定律的条件。 （2）物体总保持匀速直线运动或静止状态是结果。 （3）惯性：一切物体都有保持原有运动状态的性质。 惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动状态及受力情况无关。 惯性反映了物体运动状态改变的难易程度（惯性大的物体运动状态不容易改变）。 质量是物体惯性大小的惟一量度。 （4）牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态，而不受外力的物体是不存在的。物体不受外力 和物体所受合外力为零是有区别的。 （5）牛顿第一定律成立的参考系是惯性参考系。 （6）应注意： ①牛顿第一定律不是实验直接总结出来的，是牛顿以伽利略的理想斜面实验为基础，加之高度的抽象思维， 概括总结出来的，不可能由实际的实验来验证； ②牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，而是不受外力时的理想化状态。 例 1．下列说法正确的是 A．运动得越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大 B．小球在做自由落体运动时，惯性不存在了 C．把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升，是因为物体仍受到一个向上的冲力 D．物体的惯性仅与质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小 解析：惯性是物体保持原来运动状态的性质，仅由质量决定，与它的受力状况与运动状况均无关。一切物 体都有惯性。答案：D 例 2． 火车在长直水平轨道上匀速行驶，车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回到车上原处（空气阻力不 计），这是因为 A．人跳起后，车厢内的空气给人一个向前的力，这力使他向前运动 B．人跳起时，车厢对人一个向前的摩擦力，这力使人向前运动 C．人跳起后，车继续向前运动，所以人下落后必定向后偏一些，只是由于时间很短，距离太小，不明显而 已。 D．人跳起后，在水平方向人和车水平速度始终相同 解析：人向上跳起，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向不受外力作用，由于惯性，所以水平方向与车速 度相同，因而人落回原处。 答案：D 例 3． 下面说法正确的是 A．静止或做匀速直线运动的物体一定不受外力的作用 B．物体的速度为零时一定处于平衡状态 C．物体的运动状态发生变化时，一定受到外力的作用 D．物体的位移方向一定与所受合力方向一致 解析：物体不受外力时一定处于静止或匀速运动状态，但处于这些状态时不一定不受外力作用，所以 A 错； 物体是否处于平衡状态是看其受力是否为零，而不是看它的速度是否为零，如竖直上抛物体到达最高点时速度
2019版高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律第3讲牛顿运动定律的应用课件
2.(2017 年上海静安区高三质检)某同学把一体重秤放在电
梯的地板上，他站在体重秤上随电梯运动，并在下表中记录了
几个特定时刻体重秤的示数(表内时刻不存在先后顺序)，若已 知 t0 时刻电梯处于静止状态，则( 时间 体重秤示数/kg t0 45.0 t1 50.0 ) t2 40.0 t3 45.0
向向上，加速度方向向上，小铁球处于超重状态.但电梯可以是 加速向上运动或减速向下运动. 答案：BD
考向 2 超重与失重的图象问题 【典题 2】(多选，2015 年江苏卷)一人乘电梯上楼，在竖 直上升过程中加速度 a 随时间 t 变化的图线如图 3-3-3 所示，以 竖直向上为 a 的正方向，则人对地板的压力( )
桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以 a 表示物块的加速
度大小，F 表示水平拉力的大小.能正确描述 F 与 a 之间关系的 图象是( )
A
B
C
D
解析：设物体所受滑动摩擦力为 f，在水平拉力 F 作用下，
物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，F－f＝ma，F＝ma
＋f，所以能正确描述 F 与 a 之间关系的图象是 C，选项 C 正确. 答案：C
第3讲 牛顿运动定律的应用
考点
项目
超重和失重
超重 失重 完全失重
物体对支持物的压
定义
物体对支持物的压力 物体对支持物的
压力(或对悬挂物
力(或对悬挂物的拉 (或对悬挂物的拉
力)______ 大于 物体所受 力)______ 0 小于 物体所受重 的拉力)等于____ 重力的现象 力的现象 的状态
g ，方向 产生 物体有___________ 物体有__________ 竖直向上 竖直向下 的 a＝______ 条件 的加速度 加速度 下 竖直向______
高三物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 3 牛顿运动定律的综合应用
(2)从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于 超重状态；具有向下的加速度时处于失重状态；向下的加速度 恰好等于重力加速度时处于完全失重状态．
2．隔离法 当求系统内物体间_相__互__作__用__的__内__力___时，常把某个物体从 系统中_隔__离__出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定 律对__隔__离___出来的物体列方程求解的方法．
3．外力和内力
如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体的作用 力，这些力是该系统受到的__外__力__，而系统内各物体间的相互 作用力为_内__力__．应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力．如
【答案】 B
考向一 超重与失重现象 1．超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完 全失重也不是重力完全消失了．在发生这些现象时，物体的重 力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对 悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化)． 2．只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或 失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关．
【解析】 由题知体重计的示数为40 kg时，人对体重计 的压力小于人的重力，故处于失重状态，实际人受到的重力 并没有变化，A错；由牛顿第三定律知B错；电梯具有向下的 加速度，但不一定是向下运动，C错；由牛顿第二定律mg－ FN＝ma，可知a＝g5，方向竖直向下，D对．
【答案】 D
【名师点睛】 判断超重与失重现象的三个技巧
提示：(1)火箭加速上升阶段，具有向上的加速度，处于超 重状态．
(2)火箭停止工作后上升阶段具有向下的加速度，处于失重 状态．
2019高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第3讲验证牛顿运动定律学案
丰富丰富纷繁第 3 讲考证牛顿运动定律一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．研究加快度与力、质量的关系．3．掌握灵巧运用图象办理数据的方法．二、实验原理1．保持质量不变，研究加快度跟合外力的关系．2．保持合外力不变，研究加快度与质量的关系．13．作出a－F图象和a－图象，确立其关系．m三、实验器械小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、薄木块、打点计时器、低压沟通电源、导线、纸带、复写纸、天平、刻度尺．四、实验步骤1．丈量：用天平丈量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m.2．安装：依据照实验原理图所示装置把实验器械安装好，不过不把悬挂小盘的细绳系在小车上( 即不给小车牵引力 )3．均衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下边垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑．4．操作(1)小盘经过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后松开小车，取下纸带编号码．(2) 保持小车的质量不变，改变砝码和小盘的质量′，重复步骤 (1) ．m m(3) 在每条纸带上选用一段比较理想的部分，测加快度a.(4) 描点作图，作a－ F 的图象．(5) 保持砝码和小盘的质量 m′不变，改变小车质量m，重复步骤(1)和(3)1，作 a－图象．m对实验原理与操作的考察[ 学生用书P54]本实验利用盘及盘中重物经过细绳牵引小车做加快运动的方法研究加快度 a 与力 F、质量 M的关系．实验时采纳控制变量法，共分两步研究：第一步，保持小车的质量不变，改变盘中重物的质量，测出相应的a，验丰富丰富纷繁证 a 与 F 的关系；第二步，保持盘中重物的质量不变，改变小车上砝码的质量，测出小车运动的加快度a，验证 a 与 M的关系．实验应丈量的物理量有：(1) 小车及车上砝码的总质量M：用天平测出．(2) 小车遇到的拉力：拉力近似等于盘和重物的总重力( 盘和重物的总质量远小于小车和车上砝码的F mg总质量)．(3) a：经过打点计时器打出纸带，由a＝a1＋ a2＋ a3 x6＋ x5＋ x4－ x3－ x2－ x1小车的加快度 3 ＝9T2 计算出．【典题例析】某实验小组利用图示的装置研究加快度与力、质量的关系．(1)以下做法正确的选项是 ________ ( 选填字母代号 ) ．A．调理滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调理木板倾斜度均衡木块遇到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶经过定滑轮拴在木块上C．实验时，先松开木块再接通打点计时器的电源D．经过增减木块上的砝码改变质量时，不需要从头调理木板倾斜度(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遇到的拉力，应知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，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有均衡摩擦力的状况下，研究加快度 a 与拉力 F 的关系，分别获取图中甲、乙两条直线．设甲、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”)[ 分析 ] (1) 实验中细绳要保持与长木板平行， A 项正确；均衡摩擦力时不可以将装有砝码的砝码桶经过定滑轮拴在木块上，这样没法均衡摩擦力， B 项错误；实验时应先接通电源再松开木块， C 项错误；均衡摩擦力后，改变木块上的砝码的质量后不再需要从头均衡摩擦力，D项正确．(2) 由整体法和隔绝法获取细绳中的拉力mg＝1F＝ Ma＝M mg，可见，当砝码桶和桶内砝码的总质量m M＋ m m1＋M远小于木块和木块上砝码的总质量M时，可得 F≈ mg.F(3)不均衡摩擦力，则 F－μmg＝ ma， a＝－μ g，图象的斜率大的木块的质量小，纵轴截距绝对值大的动 m 摩擦因数大，所以m甲<m乙，μ甲>μ乙．2[ 答案 ] (1)AD (2) 远小于(3) 小于大于1.(2018 ·潍坊月考) 在研究加快度与力、质量的关系活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表面圆滑，两小车前端系上细线，细线越过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时经过控制装置使两小车同时开始运动，而后同时停止．(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使 ____________________；在实验时，为减小系统偏差，应使砝码盘和砝码的总质量 ____________ 小车的质量 ( 选填“远大于”“远小于”或“等于” ) ．(2)本实验经过比较两小车的位移来比较小车加快度的大小，能这样比较，是因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)实验中获取的数据以下表所示：小车Ⅰ、Ⅱ的质量约为200 g.实验次数小车拉力 /N 位移 /cmF x1Ⅰ0.1Ⅱ0.2 46.512Ⅰ0.2 29.04Ⅱ0.3 43.633Ⅰ0.3 41.16Ⅱ0.4 44.804Ⅰ0.4 36.43Ⅱ0.5 45.56 在第 1 次实验中小车Ⅰ从A点运动到 B 点的位移如图乙所示，请将丈量结果填到表中空格处．经过剖析，可知表中第 __________ 次实验数据存在显然错误，应舍弃．乙分析： (1) 拉小车的水平细线要与轨道平行．只有在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量时，才能以为砝码盘和砝码的总重力等于细线拉小车的力．(2) 对初速度为零的匀加快直线运动，时间同样时，依据运动学公式：1 2，得a1 x1 x＝ at ＝ .2 a2 x2(3) 刻度尺的最小刻度是 1 mm，要估读到毫米的下一位，读数为23.86 cm － 0.50 cm ＝ 23.36 cm. 答案： (1) 细线与轨道平行( 或水平 ) 远小于(2) 两小车从静止开始做匀加快直线运动，且两小车的运动时间相等(3)23.36(23.34 ～ 23.38 均对 ) 3对数据办理和偏差剖析的考察[ 学生用书 P55]1．数据办理(1) 先在纸带上注明计数点，丈量各计数点间的距离，依据公式a ＝ 2x计算加快度．T(2) 需要先记录各组对应的加快度 a 与小车所受牵引力 F ，而后成立直角坐标系，用纵坐标表示加快度 a ，用横坐标表示作使劲F ，描点画出 a － F 图象，假如图线是一条过原点的直线， 便证明加快度与作使劲成正比． 再记录各组对应的加快度 a 与小车和砝码的总质量M ，而后成立直角坐标系，用纵坐标表示加快度a ，用横坐标表示总质量的倒数11，描点画出 a － 图象，假如图线是一条过原点的直线，就证了然加快度与质量成反比．M M2．偏差剖析(1) 质量的丈量、纸带上计数点间距离的丈量、拉线或纸带不与木板平行等都会造成偏差．(2) 实验原理不完美惹起偏差．经过适合的调理， 使小车所受的阻力被均衡，mM ＝mg当小车做加快运动时， 能够获取 a ＝ ＋ g ，T ＝ mg＋ ，M mM m m1＋ M只有当 ? 时，才可近似以为小车所受的拉力 T 等于 ，所以本实验存在系统偏差．M m mg(3) 均衡摩擦力禁止造成偏差．【典题例析】(2016 ·高考全国卷Ⅲ ) 某物理课外小组利用图甲中的装置研究物体加快度与其所受合外力之间的关系．图中，置于实验台上的长木板水平搁置，其右端固定一轻滑轮； 轻绳越过滑轮， 一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有＝ 5 个，每个质量均为 0.010 kg. 实验步骤以下：N(1)将5 个钩码所有放入小车中，在长木板左下方垫上适合厚度的小物块，使小车 ( 和钩码 ) 能够在木板上匀速下滑．(2) 将 n ( 挨次取 n ＝1，2，3，4，5) 个钩码挂在轻绳右端，其余－ n 个钩码仍留在小车内；用手按住小车N并使轻绳与木板平行．开释小车，同时用传感器记录小车在时辰 t 相关于其开端地点的位移 s ，绘制 s －t 图象，经数据办理后可获取相应的加快度 a .(3) 对应于不一样的n 的 a 值见下表． ＝2 时的 s － t 图象如图乙所示；由图乙求出此时小车的加快度 ( 保存n2 位有效数字 ) ，将结果填入下表．n1 2 3 4 5－ 2a/ (m·s)(4)利用表中的数据在图丙中补齐数据点，的加快度与其所受的合外力成正比．0.200.580.78 1.00并作出 a－ n 图象．从图象能够看出：当物体质量一准时，物体(5) 利用a－n图象求得小车 ( 空载 ) 的质量为 ________kg( 保存 2 位有效数字，重力加快度取g＝9.8 m·s －2)．(6)若以“保持木板水平”来取代步骤(1) ，以下说法正确的选项是 ________( 填入正确选项前的标号 ) ．A．a－n图线不再是直线B．a－n图线还是直线，但该直线可是原点C．a－n图线还是直线，但该直线的斜率变大[分析] (3) 实验中小车做匀加快直线运动，因为小车初速度为零，联合匀变速直线运动规律有1 2，s＝ at2联合图乙得加快度a＝0.39 m/s2.(5) 由 (4) 知，当物体质量必定，加快度与合外力成正比，得加快度 a 与 n 成正比，即 a－ n 图象为过原点2 nmg＝的直线． a－ n 图象的斜率 k＝0.196 m/s，均衡摩擦力后，下端所挂钩码的总重力供给小车的加快度，0 0mg mg( M＋Nm) a，解得a＝0 0n，则 k＝，可得 M＝0.45 kg.M＋ Nm0 M＋ Nm0(6) 若未均衡摩擦力，则下端所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的协力供给小车的加快度，即 nmg－μ[ M（ 1＋μ）m0g＋ ( N－n) m0] g＝( M＋Nm0) a，解得a＝· n－μ g，可见图线截距不为零，其图线还是直线，图线斜M＋ Nm0率相对均衡摩擦力时有所变大，B、 C项正确．[答案] (3)0.39(0.37 ～ 0.41 均可 )(4)a－ n 图线如图(5)0.45(0.43～0.47均可)(6)BC1 1a 与 M是反比关系，则a－ M图象是曲线，在研究两(1) 假如a与是正比关系，则a－图象是直线，而若M M丰富丰富纷繁个量的关系时，直线更易确立二者之间的关系，故本实验作1a－图象．M(2)在均衡摩擦力时，除了不挂盘和重物外，其余都应跟正式实验同样，匀速运动的标记是打点计时器打出的纸带上各点间的距离相等．(3)考证牛顿第二定律实验中，保持小车质量不变时， a－ F 图象应为一条过原点的直线， a－ F 图象可是原点可能是均衡小车摩擦力没有达到实验要求所致；保持协力不变时，a－M 图象应是双曲线，不易确认，所以1应作 a－图象，该图象应为一条过原点的直线，图象可是原点一般是均衡小车摩擦力没有达到实验要求所致．M2.(2018 ·宁夏石嘴山高三月考) 在“研究加快度与质量的关系”的实验中(1) 备有器械： A. 长木板； B. 电磁打点计时器、低压沟通电源、纸带； C. 细绳、小车、砝码； D. 装有细砂的小桶； E. 薄木板； F. 毫米刻度尺．还缺乏的一件器械是________．(2) 实验获取如图(a) 所示的一条纸带，相邻两计数点的时间间隔为T； B 、 C 间距 s2和 D、E 间距 s4已量出，利用这两段间距计算小车加快度的表达式为__________ ．(3) 同学甲依据实验数据画出如图1______kg.( g取 10 (b) 所示a－图线，从图线可得砂和砂桶的总质量为mm/s2)(4) 同学乙依据实验数据画出了图(c) ，从图线可知乙同学操作过程中可能__________________ ．分析： (1) 此题要丈量小车的质量，则需要天平，所以还缺乏的一件器械是天平．(2)依据逐差法得： s4－ s2＝2aT2s4－ s2解得 a＝2T2.(3)依据牛顿第二定律可知， a＝F，则 F 即为 a－1图象的斜率，所以砂和砂桶的总重力m m2.4m′ g＝ F＝12N＝0.2 N，解得 m′＝0.02 kg.(4)由图 (c) 可知，图线不经过坐标原点，当F为某一值时，加快度为零，可知未均衡摩擦力或均衡摩擦力不足．s － s2答案： (1) 天平 4 (4) 未均衡摩擦力或均衡摩擦力不足(2) a＝2 (3)0.02(0.018 ～ 0.022 均正确 )2T创新实验 [ 学生用书P56]近几年高考对本实验的考察，一般运用牛顿运动定律进行某一研究实验、利用先进系统收集数据等，通过改变实验条件、实验仪器或巧用物理规律进行新的研究活动．命题趋向有以下几个方面：1．实验器械的改良(1)为了减小摩擦，用气垫导轨代替长木板．(2)用频闪照相或光电计时器代替打点计时器．2．数据办理方法的改良利用传感器，借助于计算机系统来办理数据，获取加快度，或直接获取加快度与外力、加快度与质量之间的关系．3．运用牛顿运动定律进行新的研究实验以本实验为背景，联合牛顿第二定律，丈量两接触面间的动摩擦因数、物体的质量等．【典题例析】( 高考全国卷Ⅰ ) 某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获取了小车加快度 a 与钩码的质量 m的对应关系图，如图乙所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不行伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加快度由位移传感器及与之相连的计算机获取．回答以下问题：(1)依据该同学的结果，小车的加快度与钩码的质量成________( 填“线性”或“非线性” ) 关系．(2)由图乙可知， a － m 图线不经过原点，可能的原因是______________________________________________ ．(3)若利用本实验装置来考证“在小车质量不变的状况下，小车的加快度与作使劲成正比”的结论，并直接以钩码所受重力 mg 作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是________________________________________________________________________ ，钩码的质量应知足的条件是__________________________________________.[ 分析 ] (1) 依据题图乙坐标系中给出的数据连线，可知小车的加快度与钩码的质量成非线性关系．(2)依据题图乙中数据，小车遇到钩码拉力的作用，但没有加快度，故未均衡摩擦力或倾角过小，没有完整均衡摩擦力．(3)在实验中要求“直接以钩码所受重力 mg作为小车遇到的合外力”需要知足两个条件：①均衡摩擦力；②钩码的质量远小于小车 ( 含发射器 ) 的质量．[ 答案 ] (1) 非线性(2) 存在摩擦力(3) 调理轨道的倾斜度以均衡摩擦力远小于小车(含发射器)的质量3.(2018 ·湖北大冶第一中学高三月考) 某同学利用如图装置研究加快度与合外力的关系．利使劲传感器丈量细线上的拉力．依据以下步骤操作：①安装好打点计时器和纸带，调整导轨的倾斜程度，均衡小车摩擦力；②细线经过导轨一端圆滑的定滑轮和动滑轮，与力传感器相连，动滑轮上挂上必定质量的钩码，将小车拉到凑近打点计时器的一端；③翻开力传感器并接通打点计时器的电源( 频次为 50 Hz 的沟通电源 ) ；④开释小车，使小车在轨道上做匀加快直线运动；⑤封闭传感器，记录下力传感器的示数F；经过剖析纸带获取小车加快度a；⑥改变钩码的质量，重复步骤①②③④⑤；⑦作出a－F 图象，获取实验结论．(1)某学校使用的是电磁式打点计时器，在开释小车前，老师拍下了几个同学实验装置的部分细节图，以下图中操作不正确的选项是 __________．(2) 本实验在操作中能否要知足钩码的质量远远小于小车的质量？________( 填写“需要”或“不需要” ) ；某次开释小车后，力传感器示数为F，经过天平测得小车的质量为M，动滑轮和钩码的总质量为m，不计滑轮的摩擦，则小车的加快度理论上应等于________．F FA．a＝2M B．a＝Mmg－2F 2FC．a＝M D．a＝M(3) 以下图是某次实验测得的纸带的一段，能够判断纸带的________( 填“左”或“右” ) 端与小车连结，在打点计时器打下计数点 6 时，钩码的刹时速度大小为________m/s( 保存两位有效数字 ) ．丰富丰富纷繁分析： (1) 在开释小车前，纸带应当放在复写纸下方并保持纸带处于拉直状态，不然纸带与限位孔的摩擦力更大，偏差更大，故A 、B 错误；在开释小车前，应使细线与长木板平行，故C 错误；电磁式打点计时器应使用 4～ 6 V 沟通电源，故D 正确．(2) 本实验利使劲传感器丈量细线上的拉力，不需要用钩码的重力取代，所以不需要知足钩码的质量远远F小于小车的质量，依据牛顿第二定律得：a ＝ ，故 B 正确．m(3) 纸带右边两点间的距离愈来愈大，故左端与小车相连，计数点6 的刹时速度为计数点 5 到计数点7 的0.03均匀速度，故 v ＝ 0.04 m/s ＝ 0.75 m/s.答案： (1)ABC (2) 不需要 B (3)左 0.75[ 学生用书 P57]1．(2015 ·高考全国卷Ⅱ ) 某同学用图甲所示的实验装置丈量物块与斜面之间的动摩擦因数．已知打点计时器所用电源的频次为 50 Hz ，物块下滑过程中所获取的纸带的一部分如图乙所示，图中标出了五个连续点之间的距离．(1) 物块下滑时的加快度a ＝________ m/s 2，打 C 点时物块的速度v ＝ ________ m/s.(2) 已知重力加快度大小为 g ，为求出动摩擦因数， 还一定丈量的物理量是 ________( 选填正确答案标号 ) ．A ．物块的质量B ．斜面的高度C ．斜面的倾角分析： (1) 物块沿斜面下滑做匀加快运动，依据纸带可得连续两段距离之差为0.13 cm ，由 a ＝2x，得 aT＝ 0.13 ×10－22，此中 C 点速度 v ＝xBD（ 3.65 ＋ 3.52 ）× 10－2m/s ≈ 1.79 m/s.（ 0.02 ） 2 m/s 2＝ 3.25 m/s＝2×0.02t BD(2) 对物块进行受力剖析如图，则物块所受合外力为F 合 ＝ mg sin θ －μ mg cos θ ，即 a ＝ g sin θ－ μ g cossin θ － agθ ，得 μ ＝ g cos θ ，所以还需丈量的物理量是斜面的倾角θ .9答案： (1)3.25 1.79(2)C2．(2018 ·河北模拟) 某同学用图甲所示的实验装置考证牛顿第二定律：(1)经过实验获取如图乙所示的 a－ F图象，造成这一结果的原由是：在均衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角__________( 选填“偏大”或“偏小” ) ．(2) 该同学在均衡摩擦力后进行实验，实质小车在运动过程中所受的拉力________砝码和盘的总重力 ( 填“大于”“小于”或“等于” ) ，为了便于研究、减小偏差，应使小车质量M 与砝码和盘的总质量m 知足__________的条件．(3) 该同学获取如图丙所示的纸带．已知打点计时器电源频次为50 Hz. A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点．x＝ x － x ＝________ cm.由此可算出小车的加快度 2 .( 结果保存两位有效数a＝ ________ m/sDGAD字 )分析： (1) 依据所给的a－ F 图象可知，当F＝0时，小车已经有了加快度a0，所以必定是在均衡摩擦力时木板与水平桌面间的夹角偏大造成的．Mmg车F＝ Ma，对砝码和盘 mg－ F＝ ma，解得 F＝<mg，只有当 M? m时，小车M＋ m 遇到的拉力才近似等于mg，进而减小偏差．(3) 由题图丙可读出x ＝2.10 cm，x ＝3.90 cm，所以x＝ x － x ＝1.80 cm，依据x＝ a 2 at ，解得AD DG DGAD＝5.0 m/s 2.答案： (1) 偏大(2) 小于M? m (3)1.80 5.03．在研究加快度与物体所受合外力和质量间的关系时，采纳以下图的实验装置，小车及车中的砝码质量用 M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示，小车的加快度可由小车后拖动的纸带上由打点计时器打出的点计算出：(1)当 M与 m的大小关系知足__________时，才能够以为细线对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．(2)一组同学在保持盘及盘中的砝码质量必定的状况下，研究加快度与小车质量的关系，以下做法正确的选项是 ________．A．均衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细线绕过定滑轮系在小车上B．每次改变小车的质量时，不需要从头均衡摩擦力C．实验时，先松开小车，再接通打点计时器电源mgD．小车运动的加快度可用天平测出m和 M，直接用公式a＝M求出(3) 在保持小车及车中的砝码质量M必定，研究加快度与所受合外力的关系时，因为均衡摩擦力时操作不当，两位同学获取的a－F 关系分别如图中甲、乙所示( a是小车的加快度， F 是细线作用于小车的拉力) ．其原由分别是：甲图： ___________________________________________ ；乙图： _______________________________________________.分析： (1) 对盘及盘中砝码：－＝；对小车：＝，联立可得：＝mg ，＝M ，只有当?mg F ma F Ma am＋M F mg m MM＋ m时，才可以为F≈ mg.(2)均衡摩擦力时，先去掉盘、盘中砝码和细线，只让小车在重力沿斜面方向的分力作用下向左运动，当小车能匀速运动时，重力沿斜面方向的分力和摩擦力均衡， A 不正确；调好后，当再次改变小车质量时，无需再均衡摩擦力， B 正确；实验时，要先接通打点计时器的电源，使打点计时器正常工作，再开释小车， C 不正确；小车的加快度是经过办理纸带确立的，D不正确．(3) 由甲图可看出F＝0时， a≠0，说明木板的倾角过大，重力沿斜面方向的分力大于摩擦力．由乙图可看出，只有当 F 达到必定值时，才会有加快度，说明均衡摩擦力不足或未均衡摩擦力．答案： (1) m? M(2)B (3) 木板的倾角过大没有均衡摩擦力或均衡摩擦力不足4．如图为丈量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置表示图．实验步骤以下：①用天平丈量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺丈量遮光片的宽度d；用米尺丈量两光电门之间的距离s；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A的左边由静止开释，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门 A 和光电门 B 所用的时间t A和t B，求出加快度a；④多次重复步骤③，求 a 的均匀值a；⑤依据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答以下问题：(1) 丈量d时，某次游标卡尺( 主尺的最小分度为 1 mm)的示数以下图，其读数为____________ cm.丰富丰富纷繁(2) 物块的加快度 a 可用d 、、t 和t 表示为＝ ________________ ．sA B a(3)动摩擦因数μ可用 M 、 m 、 a 和重力加速度 g 表示为μ＝__________________________________________ ．(4)假如细线没有调整到水平，由此惹起的偏差属于__________( 选填“有时偏差”或“系统偏差” ) ．分析： (1) d＝ 0.9 cm ＋12×0.05 mm＝ 0.9 cm ＋ 0.060 cm ＝0.960 cm.v x d dv 2 2d 2 d 2as(2) 由＝A＝， B＝则，即－＝ 2 ，得，，物块做匀加快直线运动，B－A＝2t v v t B v ax t B t At A得 a＝1 d2 d 2 2s t B －t A .(3) 整体运用牛顿第二定律得：mg－μMg＝( M＋ m) a，则μ＝mg－（ M＋ m）aMg .(4)由实验装置惹起的偏差为系统偏差．答案： (1)0.960 (2) 1 d2d22s－t A t B(3) mg－（ M＋ m） a系统偏差Mg (4)。
2019版高中物理教科版必修一教师用书：第三章 牛顿运动定律 5 含答案
5牛顿运动定律的应用[学习目标］ 1.明确动力学的两类基本问题。
2。
掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法．一、从受力确定运动情况如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度,再通过运动学的规律确定物体的运动情况．二、从运动情况确定受力如果已知物体的运动情况,根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的力．判断下列说法的正误．（1）根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向．(√）(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向．（×)(3)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的．(√)(4)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的．(×)一、从受力确定运动情况如图1所示，运动小车中悬线下的小球向左偏离,偏角恒为θ。
图1（1）小球受几个力作用？合力方向向哪？（2）小球的加速度方向向哪？小车可能做什么运动？答案（1)两个力；合力方向水平向右．(2)小球的加速度方向与合力方向相同,所以加速度方向水平向右；若小车向左运动,则做向左的匀减速直线运动；若小车向右运动，则做向右的匀加速直线运动．1．解题步骤（1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图．（2)根据力的合成与分解，求合力（包括大小和方向)．(3)根据牛顿第二定律列方程,求加速度．(4）结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求运动学量—-任意时刻的位移和速度，以及运动时间等．2．流程受力情况→合力F错误!求a,错误!―――――→求x、v0、v t、t。
例1如图2所示，质量m＝2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍,现对物体施加一个大小F＝8 N、与水平方向成θ＝37°角斜向上的拉力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0。
8，g取10 m/s2.求：图2（1)画出物体的受力图，并求出物体的加速度；(2)物体在拉力作用下5 s末的速度大小;（3)物体在拉力作用下5 s内通过的位移大小．答案(1）见解析图 1.3 m/s2，方向水平向右（2）6。
2019版高考物理一轮复习（北京卷B版）课件：专题三 牛顿运动定律
2.(2011北京理综,18,6分,0.60)“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从 几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情 况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为g。据图可知,此人在蹦极 过程中最大加速度约为 ( )
v2=-v1+aAt2 在t2时间间隔内,B(以及木板)相对地面移动的距离为Biblioteka 1=v1t2-12a2
t22
在(t1+t2)时间间隔内,A相对地面移动的距离为
sA=v0(t1+t2)- 12aA(t1+t2)2 A和B相遇时,A与木板的速度也恰好相同。因此A和B开始运动时,两者之间的距离为
s0=sA+s1+sB 联立以上各式,并代入数据得
2 mxa,联立两式有y= 2x。可见,列车车厢总节数N=x+y= 5x,设x=3n(n=1,2,3,…),则N=5n,故可知
3
3
3
选项B、C正确。
4.(2017课标Ⅲ,25,20分)如图,两个滑块A和B的质量分别为mA=1 kg和mB=5 kg,放在静止于水平 地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m=4 kg,与地面间 的动摩擦因数为μ2=0.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3 m/s。A、B相 遇时,A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10 m/s 2。求 (1)B与木板相对静止时,木板的速度; (2)A、B开始运动时,两者之间的距离。
答案 A 本题考查胡克定律、共点力的平衡及牛顿第二定律。设系统静止时弹簧压缩量为 x0,由胡克定律和平衡条件得mg=kx0。力F作用在P上后,物块受重力、弹力和F,向上做匀加速 直线运动,由牛顿第二定律得,F+k(x0-x)-mg=ma。联立以上两式得F=kx+ma,所以F-x图像中图 线是一条不过原点的倾斜直线,故A正确。
高考物理一轮总复习第三章第5课时实验：验证牛顿运动定律(实验课时)课件新人教版
第5课时实验:验证牛顿运动定律（实验课时）一、基本实验要求1・实验目的(1)学会用控制变量法研究物理规律.(2)验证牛顿第二定律.⑶掌握利用图象处理数据的方法.2・实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系. ⑵保持合外力不变，探究加速度与质量的关系.⑶作出图象和图象，确定其关系.3・实验器材小车、祛码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺.4人一端有 7/^定滑轮磁码也长木板小车打点计时器实验台4・实验步骤⑴测豊用天平测量小盘和祛码的质量加和小车的质量九(2)安装：按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力).纸带(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑.⑷操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带编上号码.②保持小车的质量加不变，改变小盘和祛码的质量加',重复步骤③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度么④描点作图，作的图象・⑤保持小盘和祛码的质量加'不变，改变小车质量加，重复步骤①和③，作a■土图象・二、规律方法总结1・数据处理⑴利用Ax=aT2及逐差法求a.(2)以。
为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明。
与F成正比.(3)以。
为纵坐标，土为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的 f f W直线，就能判定a与加成反比.2.注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动.(2)不重复平衡摩擦力.⑶实验条件：加》加'•(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量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车.3・误差分析(1)实验原理不完善：本实验用小盘和祛码的总重力加'g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和祛码的总重力.(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.'多I维课堂駁四考点透析题组冲关考点一实验原理与操作wa»某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系.接电源纸带木块带滑轮的长木板打点计时器、4r一细绳-——(/（1）（多选）下列做法正确的是_____ （选填字母代号）.A.调节滑轮的高度，B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有祛码的祛码桶通过定滑轮拴在木块上C・实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D.通过增减木块上的祛码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜可知，加甲“乙.(选填“大于” “小于”或“等(2)为使祛码桶及桶内祛码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是祛码桶及桶内祛码的总质量____________ 木块和木块上祛码的总质量.(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，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放祛码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度。
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第5讲实验：验证牛顿第二定律
基础巩固
1.(2017北京朝阳一模,19)小芳同学想利用图示装置验证“物体质量一定时,其加速度与所受的合力成正比”这一结论。
她先将6个相同的钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车在木板上恰能匀速下滑。
现从小车中依次取n=1,2,3,4,5,6个钩码挂在细线右端,其余钩码仍留在小车内,并正确完成了后续的实验操作。
设小车运动的加速度大小为a。
下列说法正确的是( )
A.该实验中细线对小车的拉力等于所悬挂钩码的总重力
B.利用该方案无法验证“物体质量一定时,其加速度与所受的合力成正比”这一结论
C.该同学根据实验数据描绘的加速度a随n的变化图像应当是一条过原点的直线
D.若实验中保持木板水平,则该同学描绘的加速度a随n变化的图像不是直线
2.(2016北京朝阳期中,8)如图所示,水平面光滑,绳的质量及绳与滑轮间的摩擦可忽略不计。
物体A的质量为M,当在绳B端挂一质量为m的物体时,物体A的加速度大小为a1;当在绳B端施以大小F=mg的竖直向下的拉力作用时,A的加速度大小为a2,则a1与a2的关系正确的是( )
A.a1=a2
B.a1<a2
C.a1>a2
D.无法判断
3.(2018北京丰台期末)(1)电磁打点计时器和电火花计时器统称为打点计时器。
其中电磁打点计时器使用时,电源要求是( )
A.220 V直流
B.220 V交流
C.4~6 V直流
D.4~6 V交流
(2)利用下图装置可以做力学中的许多实验,以下说法正确的是( )
A.用此装置“研究匀变速直线运动”时,必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响
B.用此装置“研究匀变速直线运动”时,必须调整滑轮高度使连接小车的细线与木板平行
C.用此装置“探究加速度a与力F的关系”时,每次改变砂和砂桶总质量之后,需要重新平衡摩擦力
D.用此装置“探究加速度a与力F的关系”时,应使砂和砂桶总质量远小于小车的质量
(3)如图甲所示是某同学设计的“探究加速度a与力F、质量m的关系”的实验装置图,实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,小车运动加速度可由纸带求得。
图甲
①如图乙所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带,A、B、C、D、E、F是该同学在纸带上选取的六个计数点,相邻计数点间有若干个点未标出,设相邻两个计数点间的时间间隔为T。
该同学用刻度尺测出A、C间的距离为s1,B、D间的距离为s2,则打B点时小车运动的速度v B=,小车运动的加速度a= 。
图乙
②某实验小组在实验时保持砂和砂桶总质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m 及对应的a与关系的图像。
/kg-1
图丙
③根据图像分析,得到实验结论:。
综合提能
1.某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图(b)所示。
实验中小车(含发射器)的质量为200 g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到,回答下列问题:
图(a)
图(b)
(1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成(填“线性”或“非线性”)关系。
(2)由图(b)可知,a-m图线不经过原点,可能的原因是。
(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是。
钩码的质量应满足的条件是。
2.[2017北京丰台二模,21(2)]某物理兴趣小组的同学用图甲所示装置来“验证牛顿第二定律”。
同学们在实验中都将砂和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小,通过改变小桶中砂的质量改变拉力。
为使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,实验中需要平衡摩擦力。
图甲
①下列器材中不．必要
．．的是(填字母代号)。
A.低压交流电源
B.停表
C.天平(含砝码)
D.刻度尺
②下列实验操作中,哪些是正确的(填字母代号)。
A.调节滑轮的高度,使牵引小车的细线与长木板保持平行
B.每次实验,都要先放开小车,再接通打点计时器的电源
C.平衡摩擦力时,将悬挂小桶的细线系在小车上
D.平衡摩擦力时,让小车后面连着已经穿过打点计时器的纸带
③图乙是某同学实验中获得的一条纸带。
A、B、C为三个相邻的计数点,若相邻计数点之间的时间间隔为T,A、B间的距离为x1,A、C间的距离为x2,则小车的加速度a=(用字母表达)。
图乙
④图丙是小刚和小芳两位同学在保证小车质量一定时,分别以砂和小桶的总重力mg为横坐标,以小车运动的加速度a为纵坐标,利用各自实验数据作出的a-mg图像。
a.由小刚的图像可以得到实验结论:。
b.小芳与小刚的图像有较大差异,既不过原点,又发生了弯曲,下列原因分析正确的是(填字母代号)。
A.图像不过原点,可能是平衡摩擦力时木板倾角过大
B.图像不过原点,可能是平衡摩擦力时木板倾角过小
C.图像发生弯曲,可能是砂和小桶的质量过大
D.图像发生弯曲,可能是小车的质量过大
⑤正确平衡摩擦力后,小组中一位同学保持砂和小桶总重力mg不变,通过在小车上增加砝码改变小车质量,进行实验并得到实验数据。
处理数据时,他以小车和砝码的总质量M为横坐标,为纵坐标,作出
-M关系图像,示意图如图丁所示,发现图线在纵轴上有截距(设为b)。
该同学进行思考后预测:若将砂和
小桶总重力换成另一定值(m+Δm)g,重复上述实验过程,再作出-M图像。
两次图像的斜率不同,但截距相同均为b。
若牛顿第二定律成立,请通过推导说明该同学的预测是正确的。
答案精解精析
基础巩固
1.C 在该实验中,钩码并不做匀速直线运动,故细线中的拉力并不等于所悬挂钩码的总重力,故A错误;在一定条件下,利用该方案可以验证“物体质量一定时,其加速度与所受的合力成正比”,故B错误;由于实验中用钩码的重力代替细线中的拉力,虽然不知钩码具体质量,但可以通过钩码数量的变化与加速度的关系,反映合外力与加速度的关系,故C正确;木板保持水平,则小车所受合力为F合=nmg-μMg=Ma,故a=-μg,可知a与n的关系依然是线性的,故D错误。
2.B 当绳B端挂质量为m的物体时,它带动M加速向右运动,设绳的张力为T,由牛顿第二定律
得:mg-T=ma1①,T=Ma1②,①+②得:mg=(M+m)a1,a1=;当B端加力F=mg时,F=Ma2,a2=,因此a1<a2,B 项正确。
3.答案(1)D (2)BD
(3)①②如图所示
③在合外力不变时,物体的加速度与质量成反比。
解析(1)电磁打点计时器使用4~6 V交流电源。
(2)用此装置“研究匀变速直线运动”时,不用消除小车和木板间的摩擦阻力的影响,但必须调整滑轮高度使连接小车的细线与木板平行,保持小车的加速度不变,故A错误、B正确;在利用该装置来“探究物体的加速度a与力F的关系”时,设小车的质量为M,砂和砂桶的总质量为m,线的拉力为F,以整体为研
究对象有mg=(m+M)a,解得a=,以小车为研究对象有F=Ma==,可见当M≫m时才有F≈mg,故D正确;平衡摩擦力的方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高,这样做的目的是利用小车重力沿木板向下的分力补偿小车运动中所受阻力,即Mg sin θ=μMg cos θ,式子成立与质量无关,故改变质量后不需重新进行平衡,故C错误。
(3)①相邻两个计数点间的时间间隔为T,该同学用刻度尺测出A、C间的距离为s1,B、D间的距离为
s2,则打B点时小车运动的速度v B=,由a=可求得加速度a==。
②根据表中数据在坐标纸中描点、连线。
③根据图像分析,得到实验结论:在合外力不变时,物体的加速度与质量成反比。
综合提能
1.答案(1)非线性
(2)存在摩擦力
(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量
解析(1)将图(b)中各点连线,得到的是一条曲线,故a与m的关系是非线性的。
(2)由图(b)可知,当钩码质量不为零时,在一定范围内小车加速度仍为零,即细绳对小车的拉力大于某一数值时小车才产生加速度,故可能的原因是存在摩擦力。
(3)若将钩码所受重力作为小车所受合力,则应满足三个条件,一是摩擦力被平衡,二是绳平行于轨
道平面,此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力,设绳的拉力为T,由mg-T=ma、T=Ma有
T=g=,可见当m≪M时才有T≈mg,故第三个条件为m≪M。
2.答案①B②AD③
④a.小车质量一定时,小车运动的加速度与合外力成正比 b.BC
⑤设小车受到的拉力为F,若牛顿第二定律成立,以小车和砝码为研究对象有F=Ma;以砂和小桶为研究对象有mg-Ma=ma,则mg=(M+m)a,即:=M+,由表达式可得,图像的斜率与砂和小桶的总质量有关,截距b是定值,其值为。
解析①该实验不需要停表。
②实验时要先接通电源,再释放小车,B错。
平衡摩擦力时不能将悬挂小桶的细线系在小车上,C错。
③Δx=aT2⇒a==。
④a.小车质量一定时,小车的加速度与合外力成正比。
b.图像不过原点且与横轴相交说明平衡摩擦力不够。
图像发生弯曲可能是砂和小桶的质量过大,不能保证M≫m。