全国通用版2018_2019高中物理第四章牛顿运动定律微型专题实验：验证牛顿第二定律学案新人教版必修
2018年高考物理复习实验4验证牛顿运动定律
【解析】(1)实验中细绳要保持与长木板平行，A 项正确；平衡摩擦力时不能将 装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上，这样无法平衡摩擦力，B 项错误；实验 时应先接通电源再放开木块，C 项错误；平衡摩擦力后，改变木块上的砖码的质量 后不再需要重新平衡摩擦力，D 项正确． mg 1 (2)由整体法和隔离法得到细绳中的拉力 F＝Ma＝M ＝ m mg，可见， M＋ m 1＋M 当砝码桶和桶内砝码的总质量 m 远小于木块和木块上砝码的总质量 M 时，可得 F≈mg. F (3)不平衡摩擦力，则 F－μmg＝ma，a＝m－μg，图象的斜率大的木块的质量 小，纵轴截距绝对值大的动摩擦因数大，因此 m 甲<m 乙，μ 甲>μ 乙．
实验四 验证牛顿运动定律
•实验要求
• 1．实验原理 • 应用的基本方法是控制变量法，即先控制一 个参量——小车的质量M不变，讨论加速度a 与力F的关系，再控制砝码和小盘的质量不 变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加 速度a与M的关系． • 2．实验器材 • 打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端 附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、
丙
• 【答案】(1)偏大 (2)小于 M≫m (3)1.80
【解析】(1)根据所给的 F－a 图象可知，当 F＝0 时，小车已经有了加速度 a0， 所以肯定是在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角偏大造成的． (2)根据牛顿第二定律，对小车有 F＝Ma，对砝码和盘有 mg－F＝ma，解得 F Mmg ＝ ＜mg，只有当 M≫m 时，小车受到的拉力才近似等于 mg，从而减少误差． M＋ m (3)由图读出 sAD＝2.10 cm，sDG＝3.90 cm，所以 Δs＝sDG－sAD＝1.80 cm，根据 Δs＝aΔt2，解得 a＝5.0 m/s2.
高中物理基础复习课件：3.3实验：验证牛顿运动定律
燕山客
每个人的心中定有一处魂牵梦绕的地方。那是故乡，也叫老家。梦里的她，总是那么美，那么宁静。总让人在想起她的时候，忍不住泪下。
爱故乡是不需要任何理由的，但当我离开故乡，见识过许多他乡之美后，我被他乡迷惑了。
为了在不背叛故乡的同时又能爱上他乡，我总会给自己找个理由。这个理由必须是充分的，也必须是故乡所不具备的。
2019年高考物理总复习 实验四 验证牛顿运动定律配套课件
B．实验时不需要平衡摩擦力
C．钩码的重力要远小于小车的总重力 S4-2
D．实验进行时应先释放小车再接通电源
答案：AC
2．(2019 年深圳一模)用图 S4-3 甲所示的装置做“验证牛 顿第二定律”的实验．
甲 乙
丙
丁
图 S4-3 (1)为了减小长木板对小车摩擦力的影响，必须在长木板 ________(填“远离”或“靠近”) 滑轮的一端下面垫一块木 板，反复移动木板的位置，直至小车能单独在长木板上做
5．数据处理及误差分析
(1)该实验原理中 T＝mg·1＋1Mm，可见在每次实验中均要求 M≫m，只有这样，才能使牵引小车的牵引力近似等于砂及小
桶的重力．
(2)在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形
成的倾角既不能太大也不能太小，同时每次改变 M 时，不再重
复平衡摩擦力．
(3)在验证a与M的关系时，作图时应将横轴用 表示，这
拓展提升：光电门、光电计时器及传感器在未来高考命题 中出现的几率较大．本题叙述过程较复杂，主要涉及的过程： 一是弹簧锁定解除，滑块弹出过程；二是滑块运动并经过光电 门过程．涉及的知识点：①平均速度与瞬时速度的关系；②牛 顿第二定律；③匀变速运动规律；④功能原理．本题是近年高 考中经常出现的信息题的一种，如何学会正确阅读并找出有效 信息和规律是近年高考命题者常思考的一个重要问题，专家们 想通过这类命题来引导学生提高阅读和理解能力，学会化繁为 简，这也是提高创新能力的重要途径之一．
应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的
质量 m 不变，讨论加速度 a 与力 F 的关系，再控制桶和砂的质 量不变，即力 F 不变，改变小车质量 m，讨论加速度 a 与 m 的
关系．
实验四： 验证牛顿运动定律
实验四： 验证牛顿运动定律, 注意事项1．平衡摩擦力：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，且要让小车拖着纸带匀速运动。
2．实验条件：小车的质量M 远大于小盘和砝码的总质量m 。
3．操作要领：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，再放开小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车。
误差分析1．因实验原理不完善引起误差。
以小车、小盘和砝码整体为研究对象得mg ＝(M ＋m )a ；以小车为研究对象得F ＝Ma ；求得F ＝M M ＋m ·mg ＝11＋m M·mg ＜mg ，本实验用小盘和砝码的总重力mg 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。
考点一 教材原型实验考向1 实验原理与实验操作(2019·广东实验中学月考改编)某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(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关系图线如图甲所示。
高中物理课件10-4 实验：验证牛顿运动定律
第4节 实验：验证牛顿运动定律
一、基本实验方法
5.数据处理 (1)利用Δx＝aT2及逐差法求加速度 a.
笔记
(2)以 a 为纵坐标，F 为横坐标，描点、画线，若该线为过原点的直线，说明 a 与 F 成正比．
(3)以 a 为纵坐标， 1 为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，则就能判定 a 与 M
10
第4节 实验：验证牛顿运动定律
第4节 实验：验证牛顿运动定律
一、基本实验方法 1.实验原理
笔记
(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 图像和 a－ 1 图像，确定其关系． M
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、
适当的位置垫上一块薄木块，反复移动木块的位置，
直至小车能沿长木板做匀速直线运动，打出点迹分
布分布均匀的纸带；
第4节 实验：验证牛顿运动定律
一、基本实验方法 (4)操作：
笔记
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，断开电源后，再取下纸
带，并对纸带进行编号；
②保持小车的质量 M 不变，改变小盘和砝码的总质量 m，重复步骤①；
第4节 实验：验证牛顿运动定律
二、实验考法总结
笔记
考法三：考法二的实验中，若不平衡摩擦力，可利用该实验装置测量滑块与木板间的动摩 擦因数.
实验原理：小车质量 M 保持不变，改变钩码的质量，测得多组数据，作出 F－a 图像，如 图所示.
对小车受力分析，由牛顿第二定律得 F－Ff＝Ma，解得 F＝Ma＋μMg， 由图像截距得 b＝μMg，解得μ＝ b .
实验报告4《验证牛顿运动定律》
实验步骤
小车，砝码，小桶，砂，细线，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，托盘天平及砝码，米尺。
数据处理
吉林省白城市第一中学物理实验报告
实验名称
探究加速度与力、质量的关系
实验目的
1.学会用控制变量法探究物理规律；
2.探究加速度与力、质量的关Βιβλιοθήκη 。实 验 人指导教师
日 期
实验器材
小车，砝码，小桶，砂，细线，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，托盘天平及砝码，米尺。
实验原理
1.保持小车质量不变，改变小桶内砂的质量，从而改变细线对小车的牵引力，测出小车的对应加速度，作出加速度和力的关系图线，分析加速度与力的关系。
数据处理
实验结论
由图2知，图线为一条________，这就说明质量不变时，加速度与它所受作用力成________。
由图3知，图线为一条________，这就说明作用力不变时，加速度与它的质量成________。
误差分析
注意事项
教师评语
最新-2018届高考物理 第4单元 实验：验证牛顿运动定律课件 新 精品
通过 a—M 和 a—M1 关系图象，我们可以得出小车的加 速度 a 与质量 M 成反比，与质量的倒数M1 成正比．
• 五、注意事项
• 1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就 是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿 着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦 阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂重物 的细线系在小车上，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．
• 3．平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩 擦力时，除了不挂重物外，其他的都跟正 式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点 计时器)，匀速运动的标志是打点计时器 打出的纸带上各点的距离相等．
• 【例1】 在“验证牛顿第二定律”的实 验中，测得的加速度a和F的关系数据记录 如表一，测得的加速度a和1/M的关系数 据记录如表二．
• 答案：(1)0.16(0.15也算对) (2)见图10
• 图10 • (3)未计入砝码盘的重力
• 高分通道
• (1)审题要细心，每5个点取一个计数点， 故T＝0.1 s，而不是0.02 s.
• (2)描点要细心，不可用折线连接各点．
• (3)以小车为研究对象研究a－F关系时， 为减小系统误差，要求满足m≪M的条件， 故很容易认为本题中图线不过原点的原因 就是未满足m≪M，从而失分．由题述实 验操作过程可知，在实验中是以小车、砝 码和砝码盘组成的系统为研究对象，不存 在上述系统误差，而表格中只把砝码的重 力作为系统所受合外力，显然是不妥的 .
• 表一
a/(m·s－ 2) 1.98 4.06 5.95 8.12
F/N 1.00 2.00 3.00 4.00
• 表二
a/(m·s－ 2)
2.04
2.66
3.23
高考物理一轮复习 实验4 验证牛顿运动定律课件
误差(wùchā)分析 1．因实验原理不完善引起误差．以小车、小盘和砝码整体为
研究对象得 mg＝(M＋m)a；以小车为研究对象得 F＝Ma； 求得 F＝MM＋m·mg＝1＋1Mm·mg<mg
第五页，共40页。
本 实 验 用 小 盘 和 砝 码 的 总 重 力 mg 代 替 小 车 (xiǎochē) 的 拉 力，而实际上小车(xiǎochē)所受的拉力要小于小盘和砝码 的总重力．小盘和砝码的总质量越小于小车(xiǎochē)的质 量，由此引起的误差就越小．因此，满足小盘和砝码的总 质量远小于小车(xiǎochē)的质量的目的就是减小因实验原 理不完善而引起的误差． 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．
斜率等于小车所受的合外力，大小为 F＝04..7868 N＝0.16 N.
(2)由图象可知拉力等于零时，小车加速度不等于零，故木
板倾角过大；由牛顿第二定律 F＝ma 得 a＝F·m1 ，即图线
的斜率等于小车质量的倒数，小车质量大小为 m＝
4 2.25－0.25
kg＝2.0
kg.
第二十页，共40页。
答案 (1)a.a－m1 图象如图所示 b．在物体受外力不变时， 物体的加速度与质量成反比 C．0.16 N
实验(shíyàn)四 验证牛顿运动定律
第一页，共40页。
第二页，共40页。
注意事项 1．实验方法：控制变量法． 2．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车应
连着纸带且接通(jiē tōnɡ)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．不重复平衡摩擦力：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．
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微型专题实验：验证牛顿第二定
律
1.某实验小组设计了如图1甲所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用与位移传感器、力传感器相连的计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象.他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图乙所示，重力加速度g取10 m/s
2.
图1
(1)图线________是在轨道左侧抬得较高成为斜面情况下得到的(选填“①”或“②”).
(2)滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝________ kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝________.
答案(1)①(2)0.50.2
解析(1)若轨道抬得过高，应该出现不加力时滑块就有加速度，选①.
(2)在水平面内运动时，由牛顿第二定律得：
F－μmg＝ma，在图线上取两个点(0，－2)，(1,0)代入，解得：m＝0.5 kg，μ＝0.2.
【考点】验证牛顿第二定律
【题点】实验的数据处理
2.某实验小组欲以如图2所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关系”.图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器(未
画出)相连，小车的质量为m1，小盘(及砝码)的质量为m2.
图2
(1)下列说法正确的是()
A.实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源
B.每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
C.本实验中应满足m2远小于m1的条件
D.在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作a－m1图象
(2)实验中，得到一条打点的纸带，如图3所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距
x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的计算式为v F＝
________，小车加速度的计算式a＝________.
图3
(3)某同学平衡好摩擦阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出
小车加速度a与砝码重力F的图象如图4所示.若牛顿第二定律成立，重力加速度g＝10 m/s2，
则小车的质量为________ kg，小盘的质量为________ kg.
图4
(4)实际上，在砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增大，将趋近于某一极限
值，此极限值为________ m/s2.
x5＋x6 x4＋x5＋x6－x3－x2－x1
答案(1)C(2) (3)2.00.06(4)10
2T9T2
解析(1)实验时应先接通打点计时器电源，再放开小车，A项错；每次改变小车质量时，没
必要重新平衡摩擦力，B项错；实验要求m2≪m1，C项对；D项中应作a－m2或a－F图象，D错.
x5＋x6 x4＋x5＋x6－x3－x2－x1
(2)v F＝v＝，由逐差法知a＝.
2T9T2
F 1
(3)由题图中的a－F图线可知：a＝＋0.3，即图线的斜率k＝，可求解得m1≈2.0kg.当F
m1 m1
F0 m0g
＝0时，a＝0.3 m/s2，此时a＝＝，所以m0＝0.06 kg.
m1 m1
m＋m0g
(4)当砝码重力越来越大时，a＝，即m无限大时，a趋向于g.
m＋m0＋m1
【考点】验证牛顿第二定律
【题点】实验的数据处理
3.某同学设计了如图5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块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，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P、Q，并测出间距d.开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小.再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F，然后释放木块，并用秒表记下木块从P 运动到Q处的时间t.
图5
(1)木块的加速度可以用d和t表示为a＝________.
(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F的关系.下图中能表示该同学实验结果的是________.
(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是________.
A.可以改变滑动摩擦力的大小
B.可以更方便地获取更多组实验数据
C.可以更精确地测出摩擦力的大小
D.可以获得更大的加速度以提高实验精度
2d
答案(1) (2)C(3)BC
t2
1 2d
解析(1)由d＝at2可得：a＝.
2 t2
(2)由牛顿第二定律可知F－F0＝ma，
1 F0
得a＝F－，C选项正确.
m m
得多组测量数据，故B、C正确.
【考点】验证牛顿第二定律
【题点】验证牛顿第二定律
4.某实验小组设计了如图6甲所示的实验装置研究加速度和力的关系.实验装置主要部件为位
移传感器的发射器和接收器，分别固定在轨道右端和小车上；通过传感器测定两者间位移变化，从而测出小车的加速度.
图6
(1)在该实验中采用的方法是________.
保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受拉力，用传感器测小车的加速度.通
过改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象.
该实验小组在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图乙所示，可知在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的图线是________(选填“①”或“②”).
(2)随着钩码的数量逐渐增大，图乙中的图线明显偏离直线，造成此误差的主要原因是
________.
A.小车与轨道之间存在摩擦
B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大
D.所用小车的质量太大
答案(1)控制变量法①(2)C
解析(1)在研究加速度与力的关系时，要控制小车的质量不变，这种方法叫做控制变量法，a
－F图线中图线①与a轴正半轴有交点，表明拉力F为零时，小车具有沿轨道向下的加速度，一定是轨道右侧抬高为斜面的情况.
mg 1 1 (2)由牛顿第二定律可得：a＝，又F＝mg，故a＝F，可见a－F图线的斜率k＝，
M＋m M＋m M＋m 当M≫m时，斜率几乎不随m改变，但当所挂钩码的总质量太大时，图线斜率k将随m的增大而减小，因此图线发生弯曲，故C正确.
【考点】验证牛顿第二定律
【题点】实验的误差分析
5.某实验小组利用如图7所示的装置探究加速度与力、质量的关系.
图7
(1)下列做法正确的是________(填字母代号)
A.调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝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.通过增减木块上的砝码改变质量时，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，各取一套如图所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，分别得到如图8所示甲、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”)
图8
答案(1)AD(2)远小于(3)小于大于
解析(1)在探究加速度与力、质量的关系的实验中，平衡摩擦力时木块不通过定滑轮挂砝码桶，而要挂纸带，并且改变质量时不需要重新平衡摩擦力；在实验时应先接通电源再放开木块，故选项A、D正确，B、C错误.
(2)选木块和木块上砝码(设总质量为M)、砝码桶及桶内的砝码(设总质量为m)为研究对象，
则mg＝(M＋m)a
选砝码桶及桶内的砝码为研究对象
则mg－F T＝ma
m2g
联立解得：F T＝mg－
M＋m。