《金版新学案》高三物理一轮物理课下作业第3章第三讲实验四：验证牛顿运动定律新人教版必修1

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金版新学案2016-2017学年(教科版)高中物理1检测第三章牛顿运动定律3.3含答案

［课时提升作业]（本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)一、单项选择题1．下列单位中，属于力的单位的是（)A．kg B．kg·m/sC．kg·m/s2D．kg·m2/s2解析: kg是质量的单位，kg·m/s是动量的单位,kg·m/s2是力的单位，kg·m2/s2是功的单位。

故C正确,A、B、D错误。

答案：C2．根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是（）A．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B．物体所受合外力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度C．物体加速度的大小跟它所受作用力中的任何一个力的大小成正比D．当物体的质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体的水平加速度的大小与其质量成反比解析: 根据牛顿第二定律得知,物体加速度的大小跟质量成反比，与速度无关，故A错误.力是产生加速度的原因，只要有力，就会产生加速度，力与加速度是瞬时对应的关系，故B错误.物体加速度的大小跟物体所受的合外力成正比,而不是跟它所受作用力中的任何一个力的大小成正比,故C错误。

当物体的质量改变但其所受合力的水平分力不变时，根据牛顿第二定律可知，物体水平加速度的大小与其质量成反比，故D正确。

答案：D3．(2016·贵州遵义四中期末)力F1单独作用于一物体时，使物体产生的加速度大小a1＝2 m/s2，力F2单独作用于同一物体时，使物体产生的加速度大小a2＝4 m/s2.当F1和F2共同作用于该物体时，物体具有的加速度大小不可能是（)A．2 m/s2B．4 m/s2C．6 m/s2D．8 m/s2解析：设物体的质量为m,根据牛顿第二定律得F1＝ma1，F2＝ma2，则F1和F2共同作用于该物体时,合力范围为｜F2－F1|≤F合≤F2＋F1,代入得2m≤F合≤6m，又由牛顿第二定律得加速度的范围为2 m/s2≤a≤6 m/s2，所以物体具有的加速度大小不可能是8 m/s2.故选D.答案: D4．质量为m的物体从高处由静止释放后竖直下落，在某时刻受到的空气阻力为f阻，加速度为a＝错误!g,则f阻的大小是( )A.错误!mg B．错误!mgC.错误!mg D．mg解析: mg－f阻＝ma＝m·错误!g，则f阻＝m（g－错误!g)＝错误!mg。

《金新学案》高三物理一轮复习牛顿运动定律的综合应用课件

变的，因为速度的变化需要过程的积累．
• 1．如图所示，A、B两木块间连一轻质弹簧，A、 B质量相等，一起静止地放在一块光滑木板上，若将此木板突然抽去，在此瞬间，A、B两木块的加速度分别是( )
• A．aA＝0，aB＝2g • C．aA＝0，aB＝0
B．aA＝g，aB＝g D．aA＝g，aB＝2g
个特定状态时，有关的物理量将发生突变，此状态叫做临界状态．相应的待求物理量的值叫做临界值．利用临界值来作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径．也可以说是利用临界条件求解．这类问题的关键在于抓住满足临界值的条件，准确地分析物理过程，进行求解．
• 2．如图所示，质量都为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg 的恒力F向上拉B，运动距离h时B与A分离．则下列说法中正确的是( )
A．由大变小 C．始终不变
B．由小变大 D．由大变小再变大
• 【解析】设细线上的张力为F1.要求F1，选受力少的物体m1为研究对象较好；此外还必须知道物体m1的加速度a，要求加速度a，则选m1、m2整体为研究对象较好．
• 在水平面上运动时：
F1－μm1g＝m1a① F－μ(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a② 联立①②解得：F1＝mm1＋1Fm2 在斜面上运动时： F1－m1gsin θ－μm1gcos θ＝m1a③ F－(m1＋m2)gsin θ－μ(m1＋m2)gcos θ＝(m1＋m2)a④ 联立③④解得：F1＝mm1＋1Fm2 同理可得，竖直向上运动时，细线上的张力 F1 仍是 mm1＋1Fm2.
Hale Waihona Puke B、C三球整体分析，弹簧S1中的弹力：
• F1＝(mA＋mB＋mC)g
①
• 方向向上

高中物理一轮复习第3章第3讲实验：验证牛顿运动定律学案新人教版必修1

高中物理一轮复习第3章第3讲实验：验证牛顿运动定律学案新人教版必修1验证牛顿运动定律实验目的：1、学会用控制变量法验证牛顿第二定律2、掌握利用图像处理实验数据的方实验原理：控制变量法研究三者之间的关系。

实验器材：小车，砝码，小桶，砂，细线，附有定滑轮的长木板，垫块，，，导线两根，纸带，托盘天平及砝码，米尺。

一、实验原理1、如图3-3-1所示装置，保持小车质量M不变，改变小桶内砂的质量m，从而改变细线对小车的牵引力F(当m<<M时，F=mg近似成立)，测出小车的对应加速度a，由多组a、F数据作出加速度和力的关系a-F图线，验证加速度是否与外力成正比、2、保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码，改变小车的质量M，测出小车的对应加速度a，由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的关系a-M-1图线，验证加速度是否与质量成反比、二、实验步骤1、用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和m，把数据记录下来、2、按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力、3、平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）、4、在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量M和m记录下来、把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号、5、保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验、6、算出每条纸带对应的加速度的值、7、用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即砂和桶的总重力(m+m)g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线、若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比、8、保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线，若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比、二、实验中的注意事项1、砂和小桶的总质量要远远小于小车和砝码的总质量、在实验中一定要使重物的质量远小于小车和砝码的质量，目的是减小本实验原理导致的系统误差、在小车加速运动时，重物不可能是平衡的（如图3-3-2所示），它具有与小车同样大小的加速度、设车与重物的加速度大小均为a，绳对车和重物的拉力大小为T、对重物有 m重物-T=m重物a对车有 T=M车+砝码a所以 T=因此，在探究加速度与合外力的关系时，若在实验中把所挂重物的重力当成作用于小车上的合外力，会作出如图6-2-18所示的a-F 图象，从图中可以看出，F较大（所挂重物质量较大）时，a与F 不成正比、只有重物质量远小于车和砝码的总质量时，有，此时有T≈m重物g，可以近似地认为细绳对小车的牵引力等于重物的重力、2、在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源、用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡、3、作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但如遇个别特别偏离的点可舍去、三、实验中的误差分析1、质量的测量误差，纸带上打点计时器间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差、2、因实验原理不完善造成误差：本实验中用重物的重力代替小车受到的拉力（实际上受到的拉力要小于重物的重力），存在系统误差、重物的质量越接近小车的质量，误差越大，反之，重物的质量越小于小车的质量，误差就越小、3、平衡摩擦力不准造成误差、【例题】、现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律、给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图3-3-4）、小车、计时器一个、米尺、（１）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：① 小车自斜面上方一固定点Ａ1从静止开始下滑至斜面底端Ａ2，记下所用的时间② 用米尺测量Ａ1与Ａ2之间的距离s，则小车的加速度____________、③ 用米尺Ａ1相对于Ａ2的高h、设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力Ｆ＝________、④ 改变_________________，重复上述测量、⑤ 以h为横坐标，为纵坐标，根据实验数据作用作图、如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律、（２）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：① 调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑、测量此时Ａ1点相对于斜面底端Ａ2的高度ho、② 进行（1）中的各项测量、③ 计算与作图时用（h－ho）代替h、对此方案有以下几种评论意见：Ａ、方案正确可行Ｂ、方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动、Ｃ、方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关、其中合理的意见是________、解析：（1）②由③小车所受合外力为答案：（１）②③④斜面倾角（或填h的数值）（２）Ｃ【变式训练】、在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中，实验装置如图3-3-5（甲）所示：一木块放在水平光滑长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，重物的质量为m 、木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动、图3-3-5（乙）给出了打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，它们之间的距离分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6，打点计时器所用交流电周期为T、根据给以上数据求：（1）木块的加速度a= 、（2）细线对木块的拉力T= 、（3）为了减少误差，你认为应采取什么措施？、考能训练A 基础达标1、为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选用（）A、a-m图象B、m-a图象C、图象D、图象2、在本实验中，下列说法正确的是（）A、平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装沙B、实验中无需始终保持小车和砝码的质量远远大于沙和小桶的质量C、实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比D、平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力3、在“探究加速度与作用力的关系”的实验中，有位同学按照图3-3-6的装置（将长木板平放在水平桌面上）做五次实验、他在做第一次实验时，钩码总质量为m，小车质量M=30m，以后每次增加一个钩码，这五次实验中，若用钩码的总重力表示绳子的拉力F，则第次实验的误差较大；按这五组数据画出的a-F图像是图3-3-7中的图；该图象存在截距的原因是；图线斜率的物理含义是、4、在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图3-3-8所示的实验装置，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，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出：(1)当M与m的大小关系满足时才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力、 (2 )一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定，探究做加速度与质量的关系，以下做法错误的是：( )A、平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上B、每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C、实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源D、小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M，直接用公式a＝mｇ/Ｍ求出、（3）在保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，二位同学得到的a―Ｆ关系分别如图3-3-9中的甲、乙所示（a是小车的加速度，Ｆ是细线作用于小车的拉力）、其原因分别是：甲图：乙图：5、如图3-3-10(甲)所示，在“用DIS系统测量小车加速度” 的实验中，将长为1m的水平轨道一端垫高10cm形成斜面、从斜面顶端由静止释放质量为的小车后，得到图3-3-10（乙）所示的v-t图象(小车与轨道末端碰撞后立刻停下)，取g=10 m/s2则(1)小车的加速度大小为 m/s2； (2)小车受到的平均阻力大小为 N、B 能力提升6、“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示、甲乙图3-3-11（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。

《金版新学案》安徽省高三物理一轮第3章牛顿运动定律章末大盘点课件

【错因分析】找不到物体脱离木板的临界条件而错解；或找不到两个物体间的位移关系，认为物块的位移等于木板的长度而错解．
【正确解析】 (1)求物块不掉下时的最大拉力，其存在的临界条件必是物块与木板具有共同的最大加速度 a1 对物块，最大加速度 a1＝μmmg＝μg＝1 m/s2
对整体，F＝(M＋m)a1＝(3＋1)×1 N＝4 N.
解决传送带类问题的关键是判断物体与传送带间的摩擦力的方向和大小，确定物体的运动状态、运动过程并进行分析，根据运动学、动力学以及功能规律求解．
11．找不到两物体间的运动联系而出错
如右图所示，长 L＝ 1.6 m，质量 M＝3 kg 的木板静放在光滑水平面上，质量 m＝1 kg 的小物块放在木板的右端，木板和物块间的动摩擦因数 μ＝0.1.现对木板施加一水平向右的拉力 F，取 g＝10 m/s2，求： (1)使物块不掉下去的最大拉力 F； (2)如果拉力 F＝10 N 恒定不变，小物块所能获得的最大速度．
A.
cos θ
ma－gsin θ B.cos θ＋μsin θ
m[a＋gsin θ＋μcos θ] C. cos θ－μsin θ
m[a－gsin θ＋μcos θ] D. cos θ＋μsin θ
解析：以 A 为研究对象，分析其受力情况如右图所示，将物体所受各力沿斜面方向正交分解，则垂直斜面方向有：
A．F1<F2
B．F1＝F2
C．t1>t2
D．t1<t2
【错因分析】 (1)错误地认为速度发生变化，于是绳中拉力变化；
(2)不能正确分析物体的受力情况，从而无法判断出物体的运动情况，进而无法确定物体的运动时间．
【正确解析】当传送带沿逆时针方向转动时，物体受到向左的摩擦力，且为滑动摩擦力，虽然传送带的速度发生变化，但滑动摩擦力的大小不变，由平衡条件可得 F1＝F2，A 错误、B 正确；因 L、v1、v2 的大小关系不确定，所以物体到达左端的过程中，可能一直做匀加速运动，此时所需时间相等．也可能先做匀加速运动，再做匀速运动，此时 t1>t2，故 C、D 错误．答案： B

高考物理一轮复习第三单元牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律学案新人教版

实验四验证牛顿运动定律[实验目的]1．学会利用控制变量法研究物理规律． 2．探究加速度与力、质量的关系． 3．学会利用图象法处理实验数据的方法． [实验原理]1．保持质量不变,探究加速度a 与合外力F 的关系． 2．保持合外力不变,探究加速度a 与质量M 的关系． 3．作出a F 图象和a 1M图象,确定a 与F 、M 的关系．[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、导线两根、纸带、天平、米尺．[实验过程]1．称量质量：用天平测量小盘的质量m 0和小车的质量M .2．仪器安装：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线系在小车上(即不给小车牵引力)．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,使小车在斜面上做匀速直线运动．4．操作记录：(1)把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘,小盘里放砝码,先接通电源再放开小车,取纸带,编号码．(2)保持小车的质量M 不变,改变小盘中砝码的重力,重复步骤(1),由纸带计算出小车的加速度,并把力和对应的加速度填入表(一)中．(3)保持小盘和砝码质量m 不变,改变小车和砝码的总质量M ,重复以上步骤,并将所对应的质量和加速度填入表(二)中．表(一)表(二)[1．计算加速度：先在纸带上标明计数点,测量各计数点间的距离,根据逐差法计算各条纸带对应的加速度．2．作图象找关系：根据记录的各组对应的加速度a 与小车所受牵引力F ,建立直角坐标系,描点画a F 图象．如果图象是一条过原点的倾斜直线,便证明加速度与作用力成正比．再根据记录的各组对应的加速度a 与小车和小车上砝码总质量M ,建立直角坐标系,描点画a 1M图象,如果图象是一条过原点的倾斜直线,就证明了加速度与质量成反比．[误差分析] 1．偶然误差：(1)摩擦力平衡不准确,故在平衡摩擦力时,不给小车牵引力,使打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀．(2)质量测量以及计数点间距测量不准确,故要采取多次测量取平均值．(3)作图不准确,故在描点作图时,要用坐标纸,使尽量多的点落在直线上,不在直线上的点均匀分布两侧,舍去偶然误差较大的点．2．系统误差：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 代替对小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力,故要满足小盘和砝码的总质量远小于小车的质量．命题点1 教材原型实验为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图甲所示的实验装置：(1)以下实验操作正确的是( )A．将木板不带滑轮的一端适当垫高,使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动B．调节滑轮的高度,使细线与木板平行C．先接通电源,后释放小车D．实验中小车的加速度越大越好(2)在实验中得到一条如图乙所示的纸带,已知相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1 s,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分别为3.09 cm、3.43 cm、3.77 cm、4.10 cm、4.44 cm、4.77 cm,则小车的加速度a＝________m/s2.(结果保留2位有效数字)(3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定,探究加速度a与所受外力F的关系,他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验,得到了两条aF图线,如图丙所示．图线________(填“①”或“②”)是在轨道倾斜情况下得到的；小车及车中砝码的总质量m＝________kg.【解析】 (1)将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动,以使小车的重力沿斜面的分力和摩擦力抵消,那么小车的合力就是细线的拉力,故选项A 错误；要使细线的拉力为小车的合力,应调节定滑轮的高度使细线与木板平行,故选项B 正确；实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放,先接通电源,后释放小车,故选项C 正确；实验时,为了减小实验的误差,小车的加速度应适当大一些,但不是越大越好,故选项D 错误．(2)根据逐差法得a ＝x 6＋x 5＋x 4－x 3－x 2－x 19T2≈0.34 m/s 2. (3)由图线①可知,当F ＝0时,a ≠0,也就是说当细线上没有拉力时小车就有加速度,所以图线①是轨道倾斜情况下得到的,根据F ＝ma 得a F 图象的斜率k ＝1m,由a F 图象得图象斜率k ＝2,所以m ＝0.5 kg.【答案】 (1)BC (2)0.34 (3)① 0.5 高分技法(1)实验操作步骤注意事项：①平衡小车的滑动摩擦力时,砂桶不能拴在小车上；②改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力；③实验过程中,应先接通电源,再放开小车．(2)实验原理的理解：①平衡小车摩擦力后,细线的拉力即为小车所受的合外力；②只有满足砂桶及桶内砂的总质量远小于小车和小车上砝码的总质量时,细线的拉力大小才近似等于砂桶及桶内砂的总重力．1．在“探究加速度与小车质量关系”实验中,实验小组采用如图所示的装置．M 表示小车及砝码的总质量,m 表示砂桶及砂的总质量．(1)为使实验中小车所受合外力等于细线的拉力,应采取的措施是平衡摩擦力且使细线与木板平行；为使细线对小车的拉力大小近似等于砂桶和砂的重力mg,应控制的实验条件是M≫m.(2)在控制砂桶和砂的质量一定的情况下,该实验小组测得的实验数据如下表所示,为了直观反映加速度与小车及砝码总质量的关系,请在方格坐标图中选取恰当的物理量建立坐标系,并作出相应的图象,根据图象判断,实验产生误差的最主要原因是该实验中没有满足小车(含砝码)的质量远大于砂和砂桶的总质量.次数小车及砝码的总质量M/g加速度a/(m·s－2)1M/kg－11200 1.91 5.00 2250 1.71 4.00 3300 1.50 3.33 4350 1.36 2.86 5400 1.12 2.50 6450 1.00 2.22 75000.90 2.00解析：(1)小车受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使细线的拉力等于小车所受的合力,则应该用小车重力沿木板向下的分量来平衡摩擦力,所以应采取的措施是平衡摩擦力,且要求细线与木板平行；该实验中,根据牛顿第二定律,以小车(含砝码)及砂和砂桶整体为研究对象,有mg ＝(m ＋M )a ,解得a ＝mg M ＋m ,则细线的拉力F ＝mMg m ＋M,即当m ≪M 时,细线对小车的拉力大小近似等于砂桶和砂的重力mg ,所以应控制M ≫m .(2)描点作图如图所示．砂和砂桶的总质量没有远小于小车(含砝码)的质量,导致a 与1M不成正比,a 1M图线发生弯曲,不再是直线．答案：如解析图命题点2 实验拓展创新题型1 实验情境创新利用位移传感器与计算机相连,直接得出小车的加速度．1．用光电门代替打点计时器,结合遮光条的宽度可测滑块的速度．2．利用气垫导轨代替长木板,无需平衡摩擦力．3．由力传感器测滑块受到的拉力,无需满足m≪M.为了探究物体质量一定时加速度与力的关系,甲、乙同学设计了如图所示的实验装置,其中M为小车的质量,m为砂和砂桶的总质量,m0为滑轮的质量．力传感器可测出轻绳中的拉力大小．(1)实验时,一定要进行的操作是________．A．用天平测出砂和砂桶的总质量B．将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力C．小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录力传感器的示数D ．为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的总质量m 远小于小车的质量M(2)甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50 Hz 的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为________m/s 2(结果保留3位有效数字)．(3)甲同学以力传感器的示数F 为横坐标,加速度a 为纵坐标,画出的a F 图线是一条直线,如图(a)所示,图线与横坐标的夹角为θ,求得图线的斜率为k ,则小车的质量M ＝________.A.1tan θB.1tan θ－m 0 C.2k－m 0D.2k(4)乙同学根据测量数据作出如图(b)所示的a F 图线,该同学做实验时存在的问题是____________．【解析】 (1)验证牛顿第二定律的实验原理是F ＝Ma ,本题绳中拉力可以由力传感器测出,不需要用天平测出砂和砂桶的质量,也就不需要使砂和砂桶的总质量m 远小于小车的质量M ,A 、D 错误；用力传感器测量绳子的拉力,则力传感器示数的2倍等于小车受到的合外力大小,需要平衡摩擦力,B 正确；释放小车之前应先接通电源,待打点稳定后再释放小车,该实验还需要记录力传感器的示数,C 正确．(2)由逐差法计算加速度a ＝x 34＋x 45＋x 56－x 01＋x 12＋x 233T2＝2.00 m/s 2. (3)对小车与滑轮组成的系统,由牛顿第二定律得a ＝2m 0＋MF ,图线的斜率为k ,则k ＝2m 0＋M ,故小车的质量M ＝2k－m 0,故选项C 正确．(4)图线在F 轴上的截距不为零,说明力传感器显示有拉力时,小车仍然静止,这是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够造成的．【答案】 (1)BC (2)2.00 (3)C (4)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够2．某同学用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系．他在气垫导轨旁安装了一个光电门B ,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,力传感器可直接测出细线中拉力大小,传感器下方悬挂钩码．改变钩码数量,每次都从A 处由静止释放滑块．已知滑块(含遮光条)总质量为M ,导轨上遮光条位置到光电门位置的距离为L .请回答下列相关问题．(1)如图乙,实验时用游标卡尺测得遮光条的宽度为d ＝0.950 cm.某次实验中,由数字毫秒计记录遮光条通过光电门的时间为t ,由力传感器记录对应的细线拉力大小为F ,则滑块运动的加速度大小应表示为a ＝d 22Lt(用题干已知物理量和测得物理量字母表示)．(2)下列实验要求中不必要的是A.A ．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B ．应使遮光条位置与光电门间的距离适当大些C ．应将气垫导轨调节至水平D ．应使细线与气垫导轨平行解析：(1)游标卡尺的主尺读数为9 mm,游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为10×0.05 mm＝0.50 mm,所以最终读数为：9 mm ＋0.50 mm ＝9.50 mm ＝0.950 cm ；已知初速度为零,位移为L ,要计算加速度,需要知道末速度,故需要由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间t ,末速度v ＝d t .由v 2＝2aL ,得a ＝v 22L ＝d 22Lt2.(2)拉力是直接通过传感器测量的,故与滑块质量和钩码质量大小关系无关,故A 错误．应使遮光条位置与光电门间的距离适当大些,有利于减小误差,故B 正确．应将气垫导轨调节水平,才能使拉力等于合力,故C 正确．要保持细线方向与气垫导轨平行,拉力才等于合力,故D 正确．本题选择不必要的,故选A.题型2 实验目的创新(2019·全国卷Ⅱ)如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验．所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz 的交流电源、纸带等．回答下列问题：(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝__________(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g 和铁块下滑的加速度a 表示)．(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使θ＝30°.接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下．多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示．图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)．重力加速度为9.80 m/s 2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为________(结果保留2位小数)．【解析】 (1)对铁块受力分析,由牛顿第二定律有mg sin θ－μmg cos θ＝ma ,解得μ＝g sin θ－a g cos θ.(2)两个相邻计数点之间的时间间隔T ＝5×150s ＝0.10 s,由逐差法和Δx ＝aT 2,可得a ＝1.97 m/s 2,代入μ＝gsin θ－a g cos θ,解得μ＝0.35. 【答案】 (1)g sin θ－a g cos θ(2)0.35高分技法求解动摩擦因数的常用方法利用平衡条件求解当物体处于平衡状态时,可以结合平衡条件得出滑动摩擦力f 和压力F N 的大小,然后根据μ＝f F N 求解利用动力学规律求解通常是先根据打点计时器打出的纸带求出加速度(或先由光电门测出任意两点的速度,然后根据运动学规律求出加速度),再根据F －f ＝ma 结合f ＝μF N 求解μ 利用动能定理求解通常是先根据动能定理找出物体间的滑动摩擦力大小,然后根据f ＝μF N 求解μ 利用功能关系求解一般是先根据摩擦产生的热量f ·d ＝ΔE 损(其中d 是两物体间的相对路程),计算出两物体间滑动摩擦力的大小,然后结合f ＝μF N 求解μ3．甲、乙两同学均设计了测量动摩擦因数的实验．已知重力加速度为g .(1)甲同学设计的实验装置如图甲所示,其中A 为置于水平面上的质量为M 的长直木板,B 为木板上放置的质量为m 的物块,C 为物块右端连接的一轻质弹簧测力计,连接弹簧的细绳水平．实验时用力拉动A ,当C 的示数稳定后(B 仍在A 上),读出其示数F ,则该设计能测出A 与B (填“A 与B ”或“A 与地面”)之间的动摩擦因数,且μ＝F mg(2)乙同学的设计如图乙所示．他在一端带有定滑轮的长木板上固定A 、B 两个光电门,与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力,长木板固定在水平面上,物块与滑轮间的细绳水平．实验时,多次改变砂桶中砂的质量,每次都让物块从靠近光电门A 处由静止开始运动,读出多组测力计示数F 及对应的物块在两光电门之间的运动时间t ；在坐标系中作出的F 1t2图线如图丙所示,图线的斜率为k ,与纵轴的截距为b .因乙同学不能测出物块质量,故该同学还应该测出的物理量为光电门A 、B 之间的距离x (填所测物理量及其符号)．根据所测物理量及图线信息,可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为μ＝2xb kg. 解析：(2)F －μmg ＝ma ,x ＝12at 2, 得F －μmg ＝m ·2x t2, 结合图象可得b ＝μmg ,k ＝2mx ,解得μ＝2xb kg.。

2021高三物理学案：第三章实验四验证牛顿运动定律含答案

实验四验证牛顿运动定律ZHI SHISHU LI ZI CE GONG GU知识梳理·自测巩固一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律.2．学会灵活运用图象法处理物理问题。

3．探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律.二、实验原理如图所示，在探究加速度a与合力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系;再控制小盘和盘中砝码的质量m不变，即力F 不变,改变小车的质量M，讨论加速度a与质量M的关系。

三、实验步骤(1）称量质量：用天平测量小盘的质量和小车的质量M。

(2)安装器材:按图把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力）.(3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车匀速下滑.这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力沿斜面向下的分力平衡。

（4）小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码。

（5)保持小车的质量M不变，改变小盘和盘中砝码的质量m，重复步骤（4).（6)保持小盘和盘中砝码的质量m不变，改变小车质量M，重复步骤(4）。

四、数据处理(1)在“探究加速度与力的关系”实验中，以加速度a为纵坐标、力F为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点。

如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比；（2）在“探究加速度与质量的关系”实验中，“a与M成反比”实际上就是“a与错误!成正比”，以a为纵坐标、以错误!为横坐标建立坐标系，如果a－错误!图线是一条过原点的直线，就能判断a与M 成反比——“化曲为直”法。

注意：两个图象斜率的物理意义：a－F图线的斜率表示小车和车中砝码质量的倒数,即错误!;a－错误!图线的斜率表示小车受到的合力,即小盘和盘中砝码的重力mg.五、注意事项(1）平衡摩擦力中的“不重复”：平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量,都不需要重新平衡摩擦力。

高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律学案作业(含解析)新人教版-新人教版

实验四验证牛顿运动定律1．实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系． (2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．(3)作出a －F 图象和a －1m图象，确定其关系． 2．实验器材小车、砝码、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．3．实验步骤(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m ′和小车的质量m .(2)安装：按照如图1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)．图1(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．(4)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，编号码．②保持小车的质量m 不变，改变小盘和砝码的质量m ′，重复步骤①.③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a .④描点作图，作a －F 的图象．⑤保持小盘和砝码的质量m ′不变，改变小车质量m ，重复步骤①和③，作a －1m图象．1．注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，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)不用重复平衡摩擦力．(3)实验条件：m ≫m ′.(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．2．误差分析(1)实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力m ′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．3．数据处理(1)利用Δx ＝aT 2及逐差法求a .(2)以a 为纵坐标，F 为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a 与F 成正比．(3)以a 为纵坐标，1m为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a 与m 成反比.例1 (2019·湖北武汉市四月调研)某同学用如图2所示装置来探究“在外力一定时，物体的加速度与其质量之间的关系”．图2(1)下列实验中相关操作正确的是________．A ．平衡摩擦力时，应先将沙桶用细线绕过定滑轮系在小车上B ．平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器C ．小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源(2)将沙和沙桶的总重力mg 近似地当成小车所受的拉力F 会给实验带来系统误差．设小车所受拉力的真实值为F 真，为了使系统误差mg －F 真F 真<5%，小车和砝码的总质量是M ，则M 与m 应当满足的条件是m M <________.(3)在完成实验操作后，用图象法处理数据，得到小车的加速度倒数1a与小车质量M 的关系图象正确的是________．答案 (1)B (2)0.05 (3)C解析 (1)平衡摩擦力时，应不挂沙桶，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动，选项A 错误；平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，选项B 正确；小车释放前应靠近打点计时器，且先接通打点计时器的电源后释放小车，选项C 错误；(2)在本实验中认为细线的拉力F 等于沙和沙桶的总重力mg ，由此造成的误差是系统误差，对小车，根据牛顿第二定律得：a ＝F 真M ，对整体，根据牛顿第二定律得：a ＝mg M ＋m ，且mg －F 真F 真<5%，解得：m M <0.05.(3)由牛顿第二定律可知：a ＝mg M ＋m ，则1a ＝1mg(M ＋g )，故选C. 变式1 (2019·河北中原名校联盟下学期联考)在“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，采用如图3甲所示的装置进行实验：图3(1)已知打点计时器电源为频率为50Hz 的正弦交变电流，若实验中打出的某一条纸带如图乙所示，相邻两个计数点间还有四个点没有画出，x 1＝3.13cm ，x 4＝7.48cm ，由此可以算出小车运动的加速度大小是________m/s 2.(2)利用测得的数据，可得到小车质量M 一定时．运动的加速度a 和所受拉力F (F ＝mg ，m 为砂和砂桶质量，g 为重力加速度)的关系图象如图丙所示．由此可知，直线段的斜率k ＝________.在拉力F 较大时，a －F 图线明显弯曲，产生误差．若不断增加砂桶中砂的质量，a －F 图象中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度a 的趋向值为________(用题中出现的物理量表示)．答案 (1)1.45 (2)1M g 解析 (1)相邻两个计数点的时间间隔是T ＝5×1f＝5×0.02s＝0.10s ，采用逐差法可得a ＝x 4－x 13T2＝1.45m/s 2. (2)根据牛顿第二定律，a ＝F M ，所以a －F 图象的斜率k ＝1M.不断增加砂桶中砂的质量，当砂桶中砂的质量远远大于小车质量时，小车的加速度趋近于重力加速度g .实验装置图创新/改进点1.实验方案的改进：系统总质量不变化，改变拉力得到若干组数据.2.用传感器记录小车运动的时间t 与位移x ，直接绘制x －t 图象．3.利用牛顿第二定律求解实验中的某些参量，确定某些规律.1.用传感器与计算机相连，直接得出小车的加速度.2.用图象法处理数据时，用钩码的质量m 代替合力F ，即用a －m 图象代替a －F 图象.1.用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得物块的初速度和末速度，由运动学公式求出加速度.2.结合牛顿第二定律，该装置可以测出动摩擦因数.弹簧测力计测量小车所受的拉力，钩码的质量不需要远小于小车质量，更无需测钩码的质量.1.气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力.2.力传感器测量滑块所受的拉力，钩码的质量不需要远小于滑块质量，更无需测钩码的质量.3.用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得滑块的末速度，由刻度尺读出遮光条中心初始位置与光电门之间的距离，由运动学公式求出加速度.例2(2019·安徽合肥市第二次质检)某课外小组利用图4甲装置探究物体的加速度与所受合力之间的关系，请完善如下主要实验步骤．图4(1)如图乙，用游标卡尺测量遮光条的宽度d＝________cm；(2)安装好光电门，从图甲中读出两光电门之间的距离s＝________cm：(3)接通气源，调节气垫导轨，根据滑块通过两光电门的时间________(选填“相等”或“不相等”)可判断出导轨已调成水平；(4)安装好其他器材，并调整定滑轮，使细线水平；(5)让滑块从光电门1的左侧由静止释放，用数字毫秒计测出遮光条经过光电门1和2的时间分别为Δt 1和Δt 2，计算出滑块的加速度a 1＝________(用d 、s 、Δt 1和Δt 2表示)，并记录对应的拉力传感器的读数F 1；(6)改变重物质量，多次重复步骤(5)，分别计算出加速度a 2、a 3、a 4…并记录对应的F 2、F 3、F 4…；(7)在a －F 坐标系中描点，得到一条通过坐标原点的倾斜直线，由此得出__________________ ________________________________________________________________________. 答案 (1)0.550 (2)50.00 (3)相等 (5)d Δt 22－d Δt 122s (7)物体质量一定时，其加速度与所受合力成正比解析 (1)由题图乙可知，该游标卡尺为20分度，精度为0.05mm ，读数为5mm ＋10×0.05mm ＝5.50mm ＝0.550cm ；(2)s ＝70.50cm －20.50cm ＝50.00cm ；(3)在调整气垫导轨水平时，滑块不挂重物和细线，判断气垫导轨水平的依据是：接通气源后，给滑块一个初速度，反复调节旋钮，使滑块通过两光电门的时间相等；(5)根据滑块和遮光条经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，则有：v ＝d Δt ，则通过光电门1和2的速度分别为v 1＝d Δt 1和v 2＝dΔt 2，由速度位移公式可得：2as ＝v 22－v 12＝(d Δt 2)2－(d Δt 1)2，故可得a ＝d Δt 22－d Δt 122s ；(7)一条通过坐标原点的倾斜直线是正比例函数，故说明物体质量一定时，其加速度与所受合力成正比．变式2 (2019·云南昆明市4月教学质检)探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图5甲所示．小车后面固定一条纸带，穿过电火花计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小．图5(1)关于平衡摩擦力，下列说法正确的是________．A．平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码B．改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力C．改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力(2)实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量．(3)某同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图象如图乙所示，图线不过原点的原因是________．A．钩码质量没有远小于小车质量B．平衡摩擦力时木板倾角过大C．平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力答案(1)C (2)不需要(3)B解析(1)平衡摩擦力时，小车要在不挂钩码情况下做匀速直线运动，故A错误；平衡摩擦力时有：mg sinα＝μmg cosα，即有g sinα＝μg cosα，所以与质量无关，故B错误，C正确．(2)由于本实验中的拉力传感器可以读出细线的拉力，所以不需要满足所挂钩码质量远小于小车质量；(3)由题图可知，当没有挂钩码时小车具有加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大，故选B.变式3(2019·贵州安顺市适应性监测(三))如图6甲所示，质量为m的滑块A放在气垫导轨上，B为位移传感器，它能将滑块A到传感器B的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的速率－时间(v－t)图象．整个装置置于高度h可调节的斜面上，斜面长度为l.图6(1)现给滑块A沿气垫导轨向上的初速度，其v－t图线如图乙所示．从图线可得滑块A上滑时的加速度大小a＝________m/s2(结果保留一位有效数字)．(2)若用此装置来验证牛顿第二定律，通过改变________________，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系；通过改变________，可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系(重力加速度g 的值不变)．答案 (1)3 (2)调节滑块的质量及斜面的高度，且使mh 不变高度h解析 (1)在v －t 图象中斜率代表加速度，故a ＝Δv Δt ＝1.5－00.5＝3m/s 2. (2)牛顿第二定律研究的是加速度与合外力和质量的关系．当质量一定时，可以改变力的大小，当斜面高度不同时，滑块受到的力不同，可以探究加速度与合外力的关系．由于使滑块加速下滑的力是由重力沿斜面向下的分力提供，所以要保证重力沿斜面向下的分力不变，应该使mg ·h l不变，即mh 不变，所以应该调节滑块的质量及斜面的高度，且使mh 不变，来探究力一定时，加速度与质量的关系．例3 (2019·全国卷Ⅱ·22)如图7，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验．所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz 的交流电源、纸带等．回答下列问题：图7(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝______(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g 和铁块下滑的加速度a 表示)．(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝30°.接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下．多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图8所示．图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)．重力加速度为9.80m/s 2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为________(结果保留2位小数)．图8 答案 (1)g sin θ－a g cos θ(2)0.35 解析 (1)对铁块受力分析，由牛顿第二定律有mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，解得μ＝g sin θ－a g cos θ. (2)两个相邻计数点之间的时间间隔T ＝5×150s ＝0.10s ，由逐差法和Δx ＝aT 2可得 a ＝x 5＋x 6＋x 7－x 1＋x 2＋x 312T2≈1.97m/s 2，代入μ＝g sin θ－a g cos θ，解得μ≈0.35. 变式4 (2019·云南大姚县一中一模)甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验．已知重力加速度为g .图9(1)甲同学所设计的实验装置如图9甲所示．其中A 为一质量为M 的长直木板，B 为木板上放置的质量为m 的物块，C 为物块右端连接的一轻质弹簧测力计．实验时用力将A 从B 的下方抽出，通过C 的读数F 1即可测出动摩擦因数．则该设计能测出________(选填“A 与B ”或“A 与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为________________．(2)乙同学的设计如图乙所示．他在一端带有定滑轮的长木板上固定A 、B 两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力．实验时，多次改变沙桶中沙的质量，每次都让物块从靠近光电门A 处由静止开始运动，读出多组测力计示数F 及对应的物块在两光电门之间的运动时间t ，在坐标系中作出F －1t2的图线如图丙所示，图线的斜率为k ，与纵轴的截距为b ，因乙同学不能测出物块质量，故该同学还应测出的物理量为________．根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为________________．答案 (1)A 与B F 1mg (2)光电门A 、B 之间的距离x 2xb kg解析 (1)当A 达到稳定状态时B 处于静止状态，弹簧测力计的读数F 与B 所受的滑动摩擦力F f 大小相等，B 对木板A 的压力大小等于B 的重力mg ，由F f ＝μF N 得，μ＝F f F N ＝F mg，由C 的读数为F 1，可求得μ＝F 1mg，为A 与B 之间的动摩擦因数．(2)物块由静止开始做匀加速运动，根据匀加速直线运动位移时间公式得： x ＝12at 2，解得：a ＝2xt 2根据牛顿第二定律，对于物块：F 合＝F －μmg ＝ma可得F ＝2mxt 2＋μmg则图线的斜率为：k ＝2mx ，纵轴的截距为b ＝μmg ；k 与摩擦力是否存在无关，物块与长木板间的动摩擦因数：μ＝b mg ＝2xb kg .。

《金版新学案》高考物理一轮第3章第一讲牛顿运动定律课件新人教版必修1

A．采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度．这表明，可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性
B．射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性小了
C．货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这些会改变它的惯性
D．摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到行驶目的
在都灵冬奥会上，张丹和张昊(如图)一起以完美表演赢得了双人滑比赛的银牌．在滑冰表演刚开始时他们静止不动，随着优美的音乐响起在相互猛推一下之后他们分别向相反方向运动．假定两人与冰面间的动摩擦因数相同．已知张丹在冰上滑行的距离比张昊远，下列说法正确的是( )
A．在推的过程中，张丹推张昊的力等于张昊推张丹的力 B．在推的过程中，张丹推张昊的时间小于张昊推张丹的时间 C．在刚分开时，张丹的初速度大小大于张昊的初速度大小 D．在刚分开时，张丹的加速度大小小于张昊的加速度大小解析：根据牛顿第三定律，在推的过程中，作用力和反作用力是等大、反向、共线的，它们总是同时产生、同时消失、同时变化的，所以推力相等，作用时间相同．由于冰刀和冰面的动摩擦因数相同，根据牛顿第二定律求得两人的加速度相同(均为μg)，由运动学公式v2＝2ax 可知，加速度相同，张丹在冰上滑行的距离比张昊远，说明在刚分开时，张丹的初速度大于张昊的初速度，故选A、C. 答案： AC
2．相互作用力与平衡力的比较
比较内容不同点
不同点相同点
对应名称作用力和反作用力
二力平衡
受力物体依赖关系
力的性质大小方向
作用在两个相互作用的物体上
作用在同一物体上
相互依存，不可单独存在，无依赖关系，撤除一

高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律教案-高三全册物理教案

实验四验证牛顿运动定律[基本要求][数据处理]1.探究加速度与力的关系以加速度a 为纵轴、F 为横轴，先根据测量的数据描点，然后作出图象，看图象是否是通过原点的直线，就能判断a 与F 是否成正比.2.探究加速度与质量的关系以a 为纵轴、m 为横轴，根据各组数据在坐标系中描点，将会得到如图甲所示的一条曲线，由图线只能看出m 增大时a 减小，但不易得出a 与m 的具体关系.若以a 为纵轴、1m为横轴，将会得到如图乙所示的一条过原点的倾斜直线，据此可判断a 与m 成反比.[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m ′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.[注意事项]1.平衡摩擦力：一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调整出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车所受的摩擦阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动.2.不需要重复平衡摩擦力：整个实验中平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力.3.实验条件：每条纸带必须在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出，只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力.4.“一先一后”：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再释放小车.考向1 对实验原理和注意事项的考查[典例1] (2017·江西重点中学联考)(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 ＝2x t 2计算B.根据逐差法利用a ＝Δx T 2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)B1.在本实验中，必须平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，不要把盘和重物系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动.2.改变小车的质量或拉力的大小时，改变量可适当大一些，但应满足盘和重物的总质量远小于小车和车上砝码的总质量.盘和重物的总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%.考向2 对数据处理和误差的考查[典例2] (2016·新课标全国卷Ⅲ)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速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放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码.图(a)本实验中可用的钩码共有N ＝5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：(1)将5个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(和钩码)可以在木板上匀速下滑.(2)将n (依次取n ＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N －n 个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t 相对于其起始位置的位移s ，绘制s t 图象，经数据处理后可得到相应的加速度a .(3)对应于不同的n 的a 值见下表.n ＝2时的s t 图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表.n 1 2 3 4 5 a /(m·s －2) 0.200.58 0.78 1.00 (4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出a n 图象.从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比.图(b)图(c)(5)利用a n 图象求得小车(空载)的质量为 kg(保留2位有效数字，重力加速度取g ＝9.8 m·s －2).(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是 (填入正确选项前的标号).A.a n 图线不再是直线B.a n 图线仍是直线，但该直线不过原点C.a n 图线仍是直线，但该直线的斜率变大[解析] (3)实验中小车做匀加速直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运动规律有s ＝12at 2，结合图(b)得加速度a ＝0.39 m/s 2.(5)由(4)知，当物体质量一定，加速度与合外力成正比，得加速度a 与n 成正比，即a n 图线为过原点的直线.a n 图线的斜率k ＝0.196 m/s 2，平衡摩擦力后，下端所挂钩码的总重力提供小车的加速度，nm 0g ＝(M ＋Nm 0)a ，解得a ＝m 0g M ＋Nm 0n ，则k ＝m 0g M ＋Nm 0，可得M ＝0.45 kg. (6)若未平衡摩擦力，则下端所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的合力提供小车的加速度，即nm 0g －μ[M ＋(N －n )m 0]g ＝(M ＋Nm 0)a ，解得a ＝1＋μ）m 0g M ＋Nm 0·n －μg ，可见图线截距不为零，其图线仍是直线，图线斜率相对平衡摩擦力时有所变大，B 、C 项正确.[答案] (3)0.39(0.37～0.49均可) (4) a n 图线如图所示 (5)0.45(0.43～0.47均可) (6) BC利用图象处理数据是物理实验中常用的重要方法.在实验中如果发现一个量x 与另一个量y 成反比，那么，x 就应与1y成正比.因为在处理数据时，判断一条图线是否为正比例函数图象比判断其是否为反比例函数图象要简单和直观得多，所以可以将反比例函数的曲线转化为正比例函数的直线进行处理.考向3 实验创新与改进以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器，或巧用物理规律进行新的探究活动来设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、创新性等特点.1.实验器材的改进(1)为了减小摩擦，用气垫导轨替代长木板；(2)用频闪照相或光电计时器替代打点计时器.2.数据处理方法的改进利用传感器，借助于计算机系统来处理数据，得到加速度，或直接得到加速度与外力、加速度与质量之间的关系.3.运用牛顿运动定律进行新的探究实验以本实验为背景，结合牛顿第二定律，测量两接触面间的动摩擦因数、物体的质量等.[典例3] 如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连(力传感器可测得细线上的拉力大小)，力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A 处由静止释放.甲(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝mm.乙(2)下列不必要的一项实验要求是(请填写选项前对应的字母).A.应使A位置与光电门间的距离适当大些B.应将气垫导轨调节水平C.应使细线与气垫导轨平行D.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量(3)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是______________________________.(4)为探究滑块的加速度与力的关系，改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点要作出它们的线性关系图象，处理数据时纵轴为F，横轴应为(填正确答案标号).A.tB.t2C.1tD.1t2[解析] (1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，由图知第5条刻度线与主尺对齐，d ＝2 mm ＋5×0.05 mm＝2.25 mm.(2)应使A 位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，选项A 正确；应将气垫导轨调节水平，且保持拉线方向与木板平面平行，此时拉力等于合力，选项B 、C 正确；拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小无关，选项D 错误.(3)实验时，将滑块从A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间t ，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度.根据运动学公式可知，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是滑块在A 位置时遮光条到光电门的距离L .(4)由题意可知，该实验中保持小车质量M 不变，因此有v 2＝2aL ，v ＝d t ，a ＝F M，则d 2t 2＝2F M L .所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出F 1t 2图象，选项D 正确. [答案] (1)2.25 (2)D (3)滑块在A 位置时遮光条到光电门的距离 (4)D[典例4] (2017·陕西汉中二模)如图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图，实验步骤如下：甲①用天平测量物块和遮光片的总质量M 、重物的质量m ，用游标卡尺测量遮光片的宽度d ，用米尺测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 的左侧由静止释放；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Δt 1和Δt 2，求出加速度a ；④多次重复步骤③，求a 的平均值a ；⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答下列问题：(1)测量d 时，某次游标卡尺(主尺的分度值为 1 mm)的示数如图乙所示，其读数为 cm.乙(2)物块的加速度a 可用d 、s 、Δt 1和Δt 2表示为a ＝ .(3)动摩擦因数μ可用M 、m 、a 和重力加速度g 表示为μ＝ .[解析] (1)由题图乙所示游标卡尺可知，主尺示数为1.1 cm ，游标尺示数为6×0.05 mm ＝0.30 mm ＝0.030 cm ，则游标卡尺示数为1.1 cm ＋0.030 cm ＝1.130 cm.(2)物块经过A 点时的速度v A ＝d t A ，物块经过B 点时的速度v B ＝d t B ，物块做匀变速直线运动，由速度位移公式得：v 2B －v 2A ＝2as ，加速度a ＝12s ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12. (3)以M 、m 组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律得：mg －μMg ＝(M ＋m )a ，解得μ＝mg －M ＋m ）aMg. [答案] (1)1.130 (2)12s ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12 (3)mg －M ＋m ）a Mg。

高三物理一轮复习优质学案：实验四验证牛顿运动定律

实验四验证牛顿运动定律一、基本原理与操作原理装置图操作要领探究方法——控制变量法(1)平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无需重新平衡摩擦力)(2)质量：重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感器，或以小车与重物的系统为研究对象无需满足此要求)(3)要测量的物理量①小车与其上砝码的总质量②小车受到的拉力(约等于小盘与砝码的重力)③小车的加速度(4)其他：细绳与长木板平行；小车靠近打点计时器的位置释放；实验时先接通电源，后释放小车二、数据处理和实验结论(1)利用Δx＝aT2及逐差法求a。

(2)以a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，如图甲所示，说明a与F成正比。

(3)以a为纵坐标，1M为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，如图乙所示，就能判定a与M成反比。

注意事项(1)平衡摩擦力的方法是在长木板无滑轮的一端垫上小木块，使其适当倾斜，利用小车重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡。

(2)判断小车是否做匀速直线运动，一般可目测，必要时可通过打点纸带，看上面各点间的距离是否均匀。

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m′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砝码的总重力。

如图AB段偏离了直线，不满足m′M的条件。

(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。

热点一教材原型实验命题角度对实验原理和实验操作的考查『例1』(2019·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1M为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，在坐标纸上作出的a－1M关系图线如图2所示。

高考物理复习金版教程实验四验证牛顿运动定律练习

高考物理复习金版教程实验四验证牛顿运动定律练习(时间：45分钟分值：100分)1. 在“验证牛顿运动定律”的实验中，按实验要求安装好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序填写在下面的横线上：__________(填字母代号)．A．保持重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次B．保持小车质量不变，改变重物的质量，测出加速度，重复几次C．用天平测出小车和重物的质量D．平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动E．挂上重物，放进砝码，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点F．根据测量的数据，分别画出a－F和a－1m图线解析：利用控制变量法和逐差法分析纸带求加速度，最后处理实验数据，合理的操作顺序应为DCEABF或DCEBAF.答案：见解析2. (1)如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，若在图示状态下开始做实验，请从该同学的装置和操作中指出存在的问题或错误__________(回答两条即可)．(2)如图是(1)中更正后实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02 s，求出小车运动加速度的大小为__________ m/s2(计算结果保留两位有效数字)．解析：(1)“验证牛顿第二定律”的实验中，通过打点计时器测量加速度，而打点计时器需要使用交流电源；小车运动中受到摩擦力，故需要使木板形成斜面平衡摩擦力，小车应放在打点计时器左端附近．(2)小车运动的加速度a ＝s 6＋s 5＋s 4－s 3＋s 2＋s 16T2＝4.0 m/s 2. 答案：(1)用交流电源；木板右侧垫起以平衡摩擦力；小车应放在打点计时器左端附近(任写两条即可) (2)4.0命题分析：“验证牛顿第二定律”的实验中，还要注意只有当满足砂和砂桶的质量远小于小车的质量时，才能使误差减小．3. 某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动．电源频率为50 Hz ，实验时得到一条纸带如图所示．他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A ，之后每隔4个点取一个计数点，分别标明B 、C 、D 、E .测量时发现B 点已模糊不清，于是他测得AC 长为14.56 cm ，CD 长为11.15 cm ，DE 长为13.73 cm.则打C 点时小车的瞬时速度大小为__________m/s ；小车运动的加速度大小为__________m/s 2；AB 的距离应为__________ cm.(保留三位有效数字)解析：打C 点时小车的瞬时速度大小等于从打A 点到打E 点时间内小车的平均速度，即v C ＝x AE t AE ＝x AC ＋x CD ＋x DE 4Δt ＝0.986 m/s ，根据Δx ＝aT 2得a ＝x CE －x AC 2Δt2＝2.58m/s 2；根据x DE －x AB ＝3aΔt 2得x AB ＝x DE －3aΔt 2＝5.99 cm.答案：0.986 2.58 5.994. 关于“验证牛顿第二定律”实验中验证“作用力一定时，加速度与质量成反比”的实验过程，以下做法中正确的是( )A ．平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上B ．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C ．实验时，先放开小车，再接通电源D ．可以利用天平测出砂桶和砂质量 m 和小车质量M ，直接用公式a ＝ mgM求出加速度解析：平衡摩擦力时，使小车的重力沿斜面向下的分力与小车运动所受摩擦力平衡，所以不能将小桶系在小车上，A 错．平衡摩擦力后，小车和板间的动摩擦因数μ＝tan α，与小车的质量无关，所以改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，B 正确．实验时，应先接通电源，待打点稳定后，放开小车，C 错误．本实验是探究作用力一定时，加速度与质量成反比，不能直接用公式a ＝ mgM求加速度，D 错误．答案：B5. [2012·阳江模拟]为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G 1、G 2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G 1、G 2光电门时，光束被遮挡的时间Δt 1、Δt 2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M ，挡光片宽度为D ，光电门间距离为x ，牵引砝码的质量为 m ．回答下列问题：(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？答： __________________________________________________ __________________________________________________________.(2)若取M ＝0.4 kg ，改变 m 的值，进行多次实验，以下 m 的取值不合适的一个是__________．A. m ＝5 gB. m ＝15 gC. m ＝40 gD. m ＝400 g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度的表达式为__________．(用Δt 1、Δt 2、D 、x 表示)解析：(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时， M 应能在任意位置静止不动，或推动M 后能使M 匀速运动．(2)应满足M ≫ m ，故 m ＝400 g 不合适． (3)由v 1＝D Δt 1，v 2＝D Δt 2，v 22－v 21＝2ax 可得：a ＝D Δt 22－D Δt 122x.答案：(1)取下牵引砝码， M 放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M ，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等(2)D (3)a ＝D Δt 22－D Δt 122x6. [2012·南京模拟]某同学设计了一个探究加速度a 与物体所受合力F 及质量m 关系的实验，图(a)所示为实验装置简图．(交流电的频率为50 Hz)(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为__________m/s2.(保留两位有效数字)(2)保持砂和砂桶质量不变，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1m数据如下表：实验次数12345678 小车加速度a/m·s－21.90 1.72 1.49 1.25 1.000.750.500.30小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.71 1.00 1.671m/kg－1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.000.60 请在图所示的坐标纸中画出a－1m图线，并由图线求出小车加速度a与质量倒数1m之间的关系式是__________．解析：(1)由逐差法得a＝a＝x3＋x4－x1＋x24T2＝7.72＋7.21－ 6.70＋6.194×0.042×10－2 m/s2≈3.2 m/s2(2)如图所示由图知斜率k ＝0.5，即保持拉力F ＝0.5 N ，所以a ＝0.5 m ＝12m .答案：见解析。

2020《金版新学案》高三物理一轮复习牛顿运动定律的

5.4 牛顿运动定律的案例分析(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题1．某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示，据此判断图乙(F表示物体所受合力，s表示物体的位移)四个选项中正确的是( )【解析】由v-t图象知，0～2 s匀加速，2～4 s匀减速，4～6 s反向匀加速，6～8 s匀减速，且2～6 s内加速度恒定，由此可知：0～2 s内，F恒定，2～6 s内，F反向，大小恒定，6～8 s内，F又反向且大小恒定，故B正确．【答案】 B2.建筑工人用右图所示的定滑轮装置运送建筑材料．质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2 的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)( )A．490 N B．510 NC．890 N D．910 N【解析】绳子的拉力T＝mg＋ma＝20(10＋0.500) N＝210 N．地面对人的支持力也就等于工人对地面的压力大小N＝Mg－T＝700 N－210 N＝490 N.【答案】 A3．为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯．无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转．一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如下图所示．那么下列说法中正确的是( )A．顾客始终受到三个力的作用B．顾客始终处于超重状态C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下【解析】人加速运动时，受重力、支持力和水平向右的静摩擦力作用，扶梯对人的作用力指向右上方，人对扶梯的作用力指向左下方，当人匀速运动时，人只受重力和竖直向上的支持力作用，所以仅C项正确．【答案】 C4．如右图所示某小球所受的合力与时间的关系，各段的合力大小相同，作用时间相同，且一直作用下去，设小球从静止开始运动，由此可判定( )A．小球向前运动，再返回停止B．小球向前运动再返回不会停止C．小球始终向前运动D．小球向前运动一段时间后停止【解析】作出相应的小球的v－t图象如下图所示．很容易看出：小球始终向前运动，故选C.物体的运动方向由速度的方向决定．用图象解题既直观又方便．【答案】 C5．如右图所示，一轻质弹簧竖直固定在水平地面上，弹簧的正上方有一质量为m的小球，小球与弹簧上端的距离为L0.现使小球自由下落并压缩弹簧，若已知小球下落的距离为L时，它的速度是整个向下运动过程中速度的最大值，则弹簧的劲度系数等于( )A.mgL＋L0B.mgL－L0C.mgLD.mgL0【解析】当小球的运动速度达到最大值时，弹簧的弹力与小球重力的合力为零，即kx＝mg，而此时弹簧的压缩量为：x＝L－L0，所以弹簧的劲度系数k＝mgL－L0，B正确．【答案】 B6．从地面竖直上抛小球，设小球上升到最高点所用的时间为t1，下落到地面所用时间t2，若考虑空气阻力作用，则( )A．t1＞t2 B．t1＝t2C．t1＜t2 D．无法判断【答案】 C7.如右图所示，放在光滑水平桌面上的物体质量为m2，通过跨过定滑轮的绳与质量为m1的物体相连．若由静止释放，m1，m2的加速度大小为a.现取走m1，用力F向下拉绳，使m2的加速度仍为a.不计滑轮及绳的质量和绳与滑轮之间的摩擦，则( )A ．F ＞m 1gB ．F ＜m 1gC ．F ＝m 1gD ．以上三种情况都有可能【解析】若为m 1挂在绳上，则加速度为m 1g/(m 1＋m 2)，若改为用力F 向下拉绳，则拉力为F ＝m 2a ＝m 1m 2g/(m 1＋m 2)＝m 1g m 1m 2＋1＜m 1g ，所以B 对．【答案】 B二、非选择题8.一个质量为m=10 kg 的物体，在一个水平力作用下沿水平地面做直线运动．经过4 s 后，该力在大小保持不变的情况下，方向改为反方向，其运动情况如右图所示，则物体与水平面间的动摩擦因数μ＝____(g 取10 m/s 2)，水平力的大小F ＝________N.【答案】 0.15 159.一个物体置于水平面上，在水平拉力F 作用下沿水平面运动，其加速度a 随拉力F 变化的图象如右图所示．由此可知，物体与水平面间的动摩擦因数μ= ，物体的质量m= .【答案】 1210．一辆汽车质量为4 t ，在水平路面上匀速行驶，从某个时刻关闭发动机，经过20 s 滑行40 m 而停止下来，求车受的阻力多大？【解析】题中说明汽车以某一速度v 0做匀减速运动，时间、位移和末速度都已知，根据运动情况求出加速度，再根据牛顿第二定律求出阻力F 阻．由s ＝12at 2，得 a ＝2s t 2＝2×40202 m/s 2＝0.2 m/s 2. 由牛顿第二定律F 阻＝ma ＝4×103×0.2 N＝800 N.【答案】 800 N11．航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m ＝2 kg ，动力系统提供的恒定升力F ＝28 N ．试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升．设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10 m/s2.(1)第一次试飞，飞行器飞行t1＝8 s时到达高度H＝64 m．求飞行器所受阻力f的大小；(2)第二次试飞，飞行器飞行t2＝6 s时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力．求飞行器能达到的最大高度h；(3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3.【解析】(1)第一次飞行中，设加速度为a1匀加速运动H=a1t12由牛顿第二定律F-mg-f=ma1解得f=4 N(2)第二次飞行中，设失去升力时的速度为v1，上升的高度为s1匀加速运动s1=a1t22设失去升力后加速度为a2，上升的高度为s2由牛顿第二定律mg+f=ma2v1=a1t2解得h=s1+s2=42 m(3)设失去升力下降阶段加速度为a3；恢复升力后加速度为a4，恢复升力时速度为v3由牛顿第二定律mg-f=ma3F+f-mg=ma4v3=a3t3【答案】(1)4 N (2)42 m (3) s12．随着生活水平的提高，家用轿车逐渐走进了人们的生活，它给人们带来方便的同时也带来了城市交通的压力，为了使车辆安全有序的行驶，司机必须严格遵守交通规则．如上图所示为某汽车通过十字路口时的v-t图象，以司机发现红灯并开始刹车为计时起点．已知汽车的质量为1500 kg，假设汽车在运动中受到的阻力恒为500 N．试分析以下问题：(1)根据汽车运动的v-t 图象画出其s-t 图象；(2)汽车刹车和再次起动时的加速度各多大？(3)汽车刹车时的制动力多大？再次起动时的牵引力又是多少？【解析】 (1)由v-t 图象可以看出，汽车在0～10 s 内刹车减速，做的是匀减速直线运动，此过程中的位移s 1=×10×15 m=75 m ，汽车在10～40 m 内停车等待，此过程中的位移为零；汽车在40～60 s 内加速起动，做的是匀加速直线运动，此过程中的位移s 2=×20×20 m=200 m ；60 s 以后，汽车匀速行驶，故其s-t图象如图所示．(2)汽车刹车时的加速度的大小：a 1＝|Δv 1|Δt 1＝1510m/s 2＝1.5 m/s 2 再次起动时的加速度的大小：a 2＝|Δv 2|Δt 2＝2020m/s 2＝1 m/s 2 (3)汽车刹车时，根据牛顿第二定律得F 1＋f ＝ma 1得汽车刹车时的制动力F 1＝ma 1－f ＝1 750 N同理，汽车再次起动时有F 2－f ＝ma 2得汽车再次起动时的牵引力F 2＝ma 2＋f ＝2 000 N.【答案】 (1)见解析 (2)1.5m/s 2 1m/s 2(3)1 750 N 2 000N。

2022年高三物理一轮第3章《牛顿运动定律》第三讲

2022《金版新学案》高三一轮复习物理第3章《牛顿运动定律》第三讲1．在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动定律”的实验时，下列说法中不正确的是A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车解析：本题考查实验过程中应注意的事项，选项A中平衡摩擦力时，不能将砝码盘及盘内砝码或小桶通过细绳拴在小车上，A错；选项B、C、D符合正确的操作方法，B、C、D对，A 错．答案： A2．2022·南通质检“验证牛顿运动定律”的实验，主要的步骤有：A．将一端附有定滑轮的长木板放在水平桌面上，取两个质量相等的小车，放在光滑的水平长木板上B．打开夹子，让两个小车同时从静止开始运动，小车运动一段距离后，夹上夹子，让它们同时停下来，用刻度尺分别测出两个小车在这一段时间内通过的位移大小C．分析所得到的两个小车在相同时间内通过的位移大小与小车所受的水平拉力的大小关系，从而得到质量相等的物体运动的加速度与物体所受作用力大小的关系D．在小车的后端也分别系上细绳，用一只夹子夹住这两根细绳E．在小车的前端分别系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘内分别放着数目不等的砝码，使砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量．分别用天平测出两个砝码盘和盘内砝码的总质量上述实验步骤，正确的排列顺序是________．解析：此题考查的是实验步骤，对于实验的一些常识，必须牢记于心，结合本实验的实验步骤，不难排列出正确的顺序．答案：AEDBC3．用如下图所示的装置来探究物体的加速度与力、质量的关系．实验时，小盘和砝码牵引小车，使小车做初速度为零的匀加速运动．1此实验中可以不测量加速度的具体值，原因是______________________．2通过改变________，就可以改变小车所受的合力．3在探究加速度与质量关系时，分别以________为纵坐标、________为横坐标作图象，这样就能直观地看出二者关系．答案：1探究的是加速度与其他量之间的比例关系其他解答只要合理就给分．如：初速度为零的匀加速运动，在相同的时间内，位移与加速度成正比2砝码的数量3a错误!错误!或a4．在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如图所示的实验装置．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．1当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．2某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是________．A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D．用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式a＝错误!求出3另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a－F关系图象分别如图1和图2所示，其原因分别是：图1：____________________________________________________________________；图2：_____________________________________________________________________解析：1实验中的实际加速度为a＝错误!，实验时把mg当成对M的拉力，即忽略m对加速度的影响，使加速度约为a＝错误!，显然需m≪M2平衡摩擦力的实质是，让重力的下滑分力Mginθ＝μMgcoθ……①，只需将纸带挂上，不需施加其他外力，A错；由①式可知B对；每次实验时应先接通打点计时器的电源，再放开小车，C错；小车的加速度应由小车后面拖动的纸带上打出的点计算出，D错．3若m≪M则a＝错误!mg，斜率错误!基本不变，若m过大或M过小，则m不能忽略，a＝错误! mg，随m的增大斜率错误!减小；从图2可以看到，有了一定的拉力而加速度为零，显然摩擦力还没有完全平衡掉．答案：1m≪M 2B 3m过大或M过小，造成m不是远小于M 没有平衡摩擦力或木板的倾角过小5．2022·山东理综某同学设计了如图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以代替定滑轮，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、24 cm该实验小组在做实验时，将滑块从上图甲所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝________，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝________，则滑块的加速度的表达式a＝________以上表达式均用字母表示乙丙2在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验，得到如表所示的实验数据．通过分析表中数据后，你得出的结论是________mg am/22503003504005008003现需通过图象进一步验证你的结论，请利用表格数据，在图丙坐标系中描点作出相应图象．解析：1由图可知：d＝5 mm＋0.1 mm×2＝5.2 mm＝0.52 cm遮光条的宽度很小，遮光条通过光电门的时间很短，这段时间内的平均速度即为滑块通过光电门的瞬时速度，故v1＝错误!，v2＝错误!滑块由光电门1到光电门2做匀加速直线运动，由v错误!－v错误!＝2a可得：a＝错误!2在合外力不变的情况下，物体运动的加速度跟物体的质量成反比，当合外力一定时，在误差允许的范围内，物体质量和加速度的乘积近似相等．3如图所示答案： 1 错误!错误!错误! 23见解析。

金版新学案2016-2017学年(教科版)高中物理1检测第三章牛顿运动定律3.1含答案

[课时提升作业］（本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！）一、单项选择题1．关于物体的惯性,下列说法中正确的是（)A．运动速度大的物体不能很快停下来，是因为物体速度越大，惯性也越大B．静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止时物体惯性大的缘故C．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小的缘故D．物体在宇宙飞船中没有惯性解析：惯性的大小只取决于物体的质量，质量大其惯性就大,质量小其惯性就小，与其他因素无关，故C项正确。

答案：C2．(2016·北京西城区高一联考)关于惯性的大小，下列说法正确的是（)A．物体的速度越大，其惯性就越大B．物体的质量越大，其惯性就越大C．物体的加速度越大，其惯性就越大D．物体所受的合力越大，其惯性就越大解析：惯性大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与其他因素无关，故B正确。

答案：B3．关于运动和力的关系,下列说法中正确的是( )A．物体受到的力越大,速度就越大B．如果物体在运动，那么它一定受到力的作用C．物体不受外力作用时，运动状态可能改变D．物体不受外力作用时，保持静止状态或匀速直线运动状态解析：力与物体的运动状态没有必然的联系，故A错误。

若物体做匀速直线运动,则物体受到的外力为零或不受力,故B错误.物体不受外力时，则运动状态一定不变，故C错误。

物体不受外力时，一定会保持静止或匀速直线运动状态，故D正确.答案：D4．火车在平直轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回原处，这是因为( )A．人跳起后，车厢内空气给他向前的力，带着他随火车一起向前运动B．人跳起的瞬间，车厢地板给他一个向前的力，推动他与火车一起向前运动C．人跳起后，由于火车继续向前行驶，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间短，偏后的距离不明显D．人跳起后直到落地，因为惯性，人在水平方向上和火车始终保持相同的速度解析：人和火车一起匀速运动，具有相同的水平速度。

人竖直向上跳起后,由于惯性，在水平方向上仍然具有原来的水平速度，人在水平方向上又不受外力的作用,这样水平方向上的匀速运动状态将保持不变，人和火车在水平方向上保持相对静止，故仍落回原处。

《金版学案》高考物理一轮复习课件第3章第4课实验：验证牛顿运动定律

目链
上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带
接
运动．
2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变重物质量，还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．
实验探究
3．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于重物质量的条件下打出．只有如此，重物重力才可视为小车受到的拉力．
乙图：____________________________________.
题型探究
解析：(1)实验中的实际加速度为 a＝Mm＋gm，实验时把 mg 当成
对 M 的拉力，即忽略 m 对加速度的影响，使加速度约为 a＝mMg，显
栏
然需 m≪M.
目
(2)平衡摩擦力的实质是：让重力的下滑分力 Mgsin θ＝μMgcos
s＝12at2 可得：s1＝2s2，故 A 正确，B 错误；当 m1＝2m2、F1＝F2 时，
a1＝12a2，再由 s＝21at2 可得：s1＝12s2，故 C 错误，D 正确．
栏目
链
接
随堂训练
2．(双选)在“验证牛顿第二定律”的实验中，以下说法正确的是B(D )
A．平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但
车的位移分别为s1、s2，则在实验误差允许的范围内，有
栏
()
AD
目
链
A．当m1＝m2、F1＝2F2时，s1＝2s2
接
B．当m1＝m2、F1＝2F2时，s2＝2s1 C．当m1＝2m2、F1＝F2时，s1＝2s2 D．当m1＝2m2、F1＝F2时，s2＝2s1
随堂训练
解析：当 m1＝m2、F1＝2F2 时，由 F＝ma 可知，a1＝2a2，再由

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