辽宁省2020年高考物理一轮复习：13 实验：验证牛顿运动定律B卷
2020版高考物理教科版大一轮温习讲义第三章实验四验证牛顿运动定律
实验四验证牛顿运动定律1．实验原理(1)维持质量不变，探讨加速度跟合外力的关系．(2)维持合外力不变，探讨加速度与质量的关系．(3)作出a－F图像和a－1m图像，确信其关系．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：依照如图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)平稳摩擦力：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维持小车的质量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份，测加速度a.④描点作图，作a－F的图像．⑤维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图像．1．注意事项(1)平稳摩擦力：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稳小车和纸带受到的阻力．在平稳摩擦力时，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)不用重复平稳摩擦力．(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可能靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车抵达滑轮前按住小车．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，而事实上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．(2)摩擦力平稳不准确、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发误差．3．数据处置(1)利用Δx＝aT2及逐差法求a.(2)以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，若是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，若是该线为过原点的直线，就能够判定a与m成反比．命题点一教材原型实验例1(2018·陕西省宝鸡市一模)某同窗利用如图2甲所示装置探讨“加速度与力、物体质量的关系”，图中装有砝码的小车放在长木板上，左端拴有一不可伸长的细绳，跨过固定在木板边缘的滑轮与一砝码盘相连．在砝码盘的牵引下，小车在长木板上做匀加速直线运动，图乙是该同窗做实验时打点计时器在纸带上打出的一些持续的点，该同窗测得相邻点之间的距离别离是x1、x2、x3、x4、x5、x6，打点计时器所接交流电的周期为T.小车及车中砝码的总质量为M ，砝码盘和盘中砝码的总质量为m ，本地重力加速度为g .图2(1)依照以上数据可得小车运动的加速度表达式为a ＝______________.(2)该同窗先探讨合外力不变的情形下，加速度与质量的关系，以下说法正确的选项是________．A ．平稳摩擦力时，要把装有砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上，把木板不带滑轮的一端缓慢抬起，反复调剂直到纸带上打出的点迹均匀为止B ．由于小车受到的摩擦力与自身重力有关，因此每次改变小车质量时，都要从头平稳摩擦力C ．用天平测出M 和m 后，小车运动的加速度能够直接用公式a ＝mgM 求出D ．在改变小车质量M 时，会发觉M 的值越大，实验的误差就越小(3)该同窗接下来探讨在质量不变的情形下，加速度与合外力的关系．他平稳摩擦力后，每次都将小车中的砝码掏出一个放在砝码盘中，用天平测得砝码盘及盘中砝码的总质量m ′，并通过打点计时器打出的纸带求出加速度．取得多组数据后，绘出如图丙a －F 图像，发觉图像是一条过坐标原点的倾斜直线．图像中直线的斜率表示____(用本实验中可测量的量表示)． (4)该同窗在那个探讨实验中采纳的物理学思想方式为________． A ．理想化模型法 B ．操纵变量法 C ．极限法D ．比值法答案 (1)x 6＋x 5＋x 4－x 3－x 2－x 19T 2 (2)D (3)1m ＋M (4)B 解析 (1)为了减小偶然误差，采纳逐差法处置数据，有： x 6－x 3＝3a 1T 2，x 5－x 2＝3a 2T 2，x 4－x 1＝3a 3T 2，为了加倍准确的求解加速度，对三个加速度取平均值得：a ＝13(a 1＋a 2＋a 3)x6＋x5＋x4－x3－x2－x1解得：a＝9T2.(2)在该实验中，咱们以为细绳的拉力就等于小车所受的合外力，故在平稳摩擦力时，细绳的另一端不能悬挂装砝码的砝码盘，故A 错误；由于平稳摩擦力以后有Mg sin θ＝μMg cos θ，故tan θ＝μ.因此不管小车的质量是不是改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量时不需要从头平稳摩擦力，故B 错误；小车运动的加速度通过纸带求出，不能通过a ＝mgM 求出，故C 错误；本实验中，只有知足砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量M 时，才近似以为细绳拉力等于小车所受的合外力，因此在改变小车质量M 时，会发觉M 的值越大，实验的误差就越小，故D 正确． (3)对砝码盘和砝码：m ′g －F ＝m ′a 对小车及车中砝码：F ＝(M ＋m －m ′)a 联立得：m ′g ＝(M ＋m )a以为小车及车中砝码所受合力F ＝m ′g 因此F ＝(M ＋m )a即a ＝F M ＋m ，a －F 图像是过坐标原点的倾斜直线，直线的斜率表示1M ＋m(4)该实验采纳操纵变量法．变式1 (2018·广东省深圳市高级中学月考)某组同窗设计了“探讨加速度a 与物体所受合力F 及质量m 的关系”实验．如图3甲为实验装置简图，A 为小车，B 为电火花计时器，C 为装有细砂的小桶，D 为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中以为细绳对小车的拉力F 等于细砂和小桶的总重力，小车运动的加速度a 可用纸带上打出的点求得．图3(1)如图乙为某次实验取得的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz.依照纸带可求出电火花计时器打B 点时的速度为________ m /s ，小车的加速度大小为______m/s 2.(结果均保留两位有效数字)(2)在“探讨加速度a 与质量m 的关系”时，某同窗依照自己的方案将实验数据都在座标系中进行了标注，但尚未完成图像(如图丙所示)．请继续帮忙该同窗作出坐标系中的图像． (3)在“探讨加速度a 与合力F 的关系”时，该同窗依如实验数据作出了加速度a 与合力F 的图线如图丁所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的缘故： ________________________________________________________________________. 答案 (1) (2)观点析图 (3) 实验前没有平稳摩擦力或平稳摩擦力不够解析 (1)B 点的瞬时速度为：v B ＝AB ＋BC 4T ＝错误!m /s ≈ m/s ，由逐差法求解小车的加速度，a ＝(CD ＋DE )－(AB ＋BC )4×(2T )2＝(＋－－)×10－24×()2m /s 2≈ m/s 2 (2)依照描点法作出图像，如下图：(3)图线不通过坐标原点，F 不为零时，加速度仍为零，那么实验前没有平稳摩擦力或平稳摩擦力不够．命题点二 教材实验创新实验装置图创新/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.用传感器记录小车的时间t与位移x，直接绘制x－t图像.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.图像法处理数据时，用钩码的质量m代替合力F，即用a－m图像代替a－F图像.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(2016·全国卷Ⅲ·23)某物理课外小组利用图4中的装置探讨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．本实验中可用的钩码共有N＝5个，每一个质量均为kg.实验步骤如下：图4(1)将5个钩码全数放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)能够在木板上匀速下滑．(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相关于其起始位置的位移s，绘制s－t图像，经数据处置后可取得相应的加速度a.(3)对应于不同的n的a值见下表．n＝2时的s－t图像如图5所示；由图求出现在小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表.n12345a/(m·s－2)图5(4)利用表中的数据在图6中补齐数据点，并作出a－n图像．从图像能够看出：当物体质量一按时，物体的加速度与其所受的合外力成正比．图6(5)利用a－n图像求得小车(空载)的质量为________kg(保留2位有效数字，重力加速度取g ＝m·s－2)．(6)假设以“维持木板水平”来代替步骤(1)，以下说法正确的选项是_____(填入正确选项前的标号)A．a－n图线再也不是直线B．a－n图线仍是直线，但该直线只是原点C．a－n图线仍是直线，但该直线的斜率变大答案(3)(4)观点析图(5)(6)BC解析(3)因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，将题图中点(2,代入s＝12at2可得，a＝m/s2.(4)依照描点法可得如下图图线．(5)依照牛顿第二定律可得nmg ＝(M ＋5m )a ，那么a ＝mg M ＋5m n ，图线斜率k ＝mgM ＋5m ＝错误!，可得M ＝ kg(6)假设维持木板水平，那么小车受到木板的摩擦力，有nmg －μ[M ＋(5－n )m ]g ＝(M ＋5m )a ′，得a ′＝(1＋μ)mgM ＋5m n －μg ，那么a －n 图像仍为直线，但只是原点，且斜率变大，选项B 、C正确．例3 (2018·山东省泰安市上学期期中)某实验小组在“探讨加速度与物体的质量、受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，实验装置如图7所示．已知小车质量M ＝261 g ，打点计时器所利用的交流电频率f ＝50 Hz.其实验步骤是：图7A ．按实验装置图安装好实验装置；B ．利用垫块调剂长木板的倾角，轻推小车后，使小车(与纸带、细绳和砝码盘相连)能沿长木板向下做匀速运动；C ．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m ；D ．将小车置于打点计时器旁(小车与纸带相连，但与细绳和砝码盘不相连)先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a ；E ．从头挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复A 、B 、C 、D 步骤，求得小车在不同合外力F 作用下的加速度． 回答以下问题：(1)按上述方案做实验，是不是要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？____(填“是”或“否”)．(2)实验中打出的其中一条纸带如图8所示，每隔4个点取一个计数点，由该纸带可求得小车的加速度a＝________m/s2(结果保留三位有效数字)．图8(3)某次实验砝码盘中砝码的重力和对应小车加速度数据如下表次数12345砝码盘中砝码的重力F/N小车的加速度a(m·s－2)①请依照表中的数据在虚线框中画出a－F图像；②造成图线只是坐标原点的最要紧缘故是________________________________；③砝码盘的重力大小是________N.答案(1)否(2)(3)①观点析图②在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力③解析(1)当小车匀速下滑时有Mg sin θ＝f＋(m0＋m)g，当取下细绳和砝码盘后，由于重力沿斜面向下的分力Mg sin θ和摩擦力f不变，因此其合外力为(m0＋m)g，由此可知该实验中不需要砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．(2)相邻计数点间的时刻距离为T＝s，在匀变速直线运动中持续相等时刻内的位移差为常数，即Δx＝aT2，那么有a＝错误!m/s2＝m/s2.(3)①a－F图像如下图②由图像可知，当合外力为零时，小车有加速度，这说明在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力．③依照数学函数关系可知由该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是砝码盘的重力大小，为N.变式2(2018·河南省鹤壁市第二次段考)学习了传感器以后，在“研究小车加速度与所受合外力的关系”实验时，甲、乙两实验小组引进“位移传感器”、“力传感器”，别离用如图9(a)、(b)所示的实验装置实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量的小车，位移传感器B随小车一路沿水平轨道运动，位移传感器A固定在轨道一端．甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接使劲传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出a－F图像．图9(1)甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件为____________．(重物质量为m，小车与传感器总质量为M)(2)图(c)中符合甲组同窗作出的实验图像是________；符合乙组同窗作出的实验图像是________．(选填“①”“②”或“③”)答案 (1)m ≪M (2)② ①解析 (1)在该实验中实际是：mg ＝(M ＋m )a ，要知足mg ＝Ma ，应该使重物的质量远小于小车和力传感器的总质量．(2)在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：mg ＝Ma ，得a ＝mg M ，而事实上a ′＝mg M ＋m，即随着重物的质量增大，再也不知足重物的质量远远小于小车的质量，因此题图(c)中符合甲组同窗做出的实验图像是②.乙组直接使劲传感器测得拉力F ，随着重物的质量增大，拉力F 的测量是准确的，a －F 关系为一倾斜的直线，符合乙组同窗做出的实验图像是①.变式3 (2019·四川省泸州市质检)如图10甲所示是某同窗在探讨“物体质量一按时，加速度与合外力的关系”的实验装置，实验时将小车从光电门A 的右边由静止释放，与光电门连接的数字计时器能够测量遮光片通过光电门A 、B 所用的时刻t A 、t B ，回答以下问题．图10(1)以下实验要求必需知足的是________．A ．保证沙桶和沙的质量远小于小车的质量B ．维持沙和沙桶的质量不变C ．维持穿过光电门的细线与长木板平行D ．维持小车的质量不变(2)为测算小车的加速度，实验中还需要测量的物理量有________和________________．(3)实验中改变沙和沙桶的质量，取得小车加速度a 与测力计示数F 的对应关系如图乙所示，图线不通过原点，可能的缘故是__________．答案 (1)CD (2)遮光片的宽度 光电门A 、B 间的距离 (3)未平稳摩擦力或平稳摩擦力不足解析 (1)由于该实验装置的连接方式，沙桶和小车不具有一起的加速度，小车是在细线的拉力作用下加速运动，此拉力可由测力计示数取得，不需要用沙和沙桶的重力来代替，故不要求沙桶和沙的质量远小于小车的质量，故A 错误；依照操纵变量法原理可知，探讨物体质量必然，加速度与合外力的关系时要维持小车的质量不变，改变沙和沙桶的质量，故B 错误，D正确；维持穿过光电门的细线与长木板平行，使平稳摩擦力后，细线的拉力等于小车受到的合外力，故C正确．(2)已经明白遮光片通过光电门A、B所用的时刻t A、t B，那么需要测量遮光片的宽度d，从而求出通过A、B时的速度，要求出加速度，依照匀变速直线运动位移与速度关系即可求解，因此还要测出光电门A、B间的距离．(3)图线不通过坐标原点，F不为零时，加速度仍为零，那么实验前未平稳摩擦力或平稳摩擦力不足．命题点三教材实验拓展以“探讨加速度与力、质量的关系”为背景测量物块与木板间的动摩擦因数．例4(2018·广东省惠州市第二次调研)采纳图11甲所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数，图示滑块上可放置砝码，实验中，滑块碰着制动装置时，钩码尚未抵达地面，已知打点计时器工作频率为50 Hz.图11(1)实验的部份步骤如下：①用天平称出滑块质量M和钩码质量m.②将纸带穿过打点计时器，连在滑块后端，用细线连接滑块和钩码；③将滑块停在打点计时器周围，放开滑块，接通电源，滑块拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，断开开关；④改变钩码的数量，改换纸带，重复③的操作．请指出以上实验步骤的重要遗漏与错误：遗漏的步骤是：_______________________________________________错误的步骤是：_______________________________________________(2)图乙是钩码质量为m＝kg，滑块质量为M＝kg时取得的一条纸带．如下图为用刻度尺测量某一纸带上的x1、x2的情形，从图中可读出x1＝cm，x2＝________cm.假设滑块运动的加速度大小为a ，重力加速度大小为g ＝ m/s 2.依照以上相关物理量写出动摩擦因数的表达式μ＝________，由纸带上数据可得出μ＝________.(结果保留两位有效数字) 答案 (1)步骤②中应调整细线与长木板水平且二者彼此平行 步骤③中应该先接通电源后释放滑块 (2) mg －(m ＋M )a Mg解析 (1)遗漏的步骤是：步骤②中应调整细线与长木板水平且二者彼此平行；错误的步骤是：步骤③中应该先接通电源后释放滑块；(2)由题图可知：x 2＝ cm ；依照牛顿第二定律：mg －μMg ＝(M ＋m )a ，解得μ＝mg －(m ＋M )a Mg其中a ＝Δx T2＝错误! m /s 2＝ m/s 2 代入数据可得：μ≈.变式4 (2018·山西省太原市上学期期末)某小组设计了“用一把刻度尺测动摩擦因数”的实验方案．图12(1)如图12甲所示，将一轻质弹簧放置在水平桌面上，左端固定，右端与一小滑块(可视为质点)接触而不粘连，弹簧处于原长时，滑块恰益处在桌面边缘；(2)向左推滑块，使弹簧紧缩至虚线位置后由静止释放，滑块离开桌面后落到水平地面上．测得桌面离地面的高度为 h ，滑块平拋进程中发生的水平位移为x ，已知重力加速度大小为g, 那么滑块离开桌面时的速度________(用已知和测得的物理量的符号表示)；(3)将弹簧和滑块在桌面上向左平移必然距离，然后一样固定弹簧左端，弹簧处于原长时，滑块位于O 点，如图乙所示．向左推滑块，使弹簧紧缩量与第一次相同．释放滑块，滑块在水平桌面上滑行一段后停在 A 点，测得 OA ＝x ′，那么可知滑块与桌面间的动摩擦因数为________(用已知和测得的物理量的符号表示)．(4)本实验中会引发误差的因素有________．A ．桌面不够水平B ．重力加速度的值比 m/s 2大C ．弹簧的质量不可忽略答案 (2)x g 2h (3)x 24hx ′(4)A 解析 (2)依照平抛运动的规律可知x ＝v 0t ，h ＝12gt 2，解得v 0＝x g 2h (3)滑块在桌面上运动的加速度a ＝μmg m ＝μg ，依照v 02＝2ax ′，解得μ＝x 24hx ′(4)桌面不够水平，那么加速度的求解会产生误差，那么动摩擦因数的求解有误差，选项A 正确；由μ＝x 24hx ′可知，动摩擦因数与重力加速度无关，选项B 错误；此问题与弹簧的质量无关，选项C 错误．。
高考物理复习高三一轮复习：课时跟踪检测12牛顿运动定律的综合应用(二)
高考物理复习课时跟踪检测(十二)牛顿运动定律的综合应用(二)高考常考题型：选择题＋计算题1.某大型游乐场内的新型滑梯可以等效为如图1所示的物理模型，一个小朋友在AB 段的动摩擦因数μ1＜tan θ，BC 段的动摩擦因数μ2＞tan θ，他从A 点开始下滑，滑到C 点恰好静止，整个过程中滑梯保持静止状态，则该小朋友从斜面顶端A 点滑到底端C 点的过程中( )A ．地面对滑梯的摩擦力方向先水平向左，后水平向右 图1B ．地面对滑梯始终无摩擦力作用C ．地面对滑梯的支持力的大小始终等于小朋友和滑梯的总重力的大小D ．地面对滑梯的支持力的大小先大于、后小于小朋友和滑梯的总重力的大小2．在电梯内的地板上，竖直放置一根轻质弹簧，弹簧上端固定一个质量为m 的物体。
当电梯静止时，弹簧被压缩了x ；当电梯运动时，弹簧又被继续压缩了x 10。
则电梯运动的情况可能是( ) A ．以大小为1110g 的加速度加速上升 B ．以大小为1110g 的加速度减速上升 C ．以大小为110g 的加速度加速下降 D ．以大小为110g 的加速度减速下降 3.如图2所示，弹簧测力计外壳质量为m0，弹簧及挂钩的质量忽略不计，挂钩吊着一质量为m 的重物。
现用一方向竖直向上的外力F 拉着弹簧测力计，使其向上做匀加速运动，则弹簧测力计的示数为( )A ．mgB ．F 图2C.m m0＋m FD.m0m0＋mg4.某人在地面上用弹簧秤称得其体重为490 N 。
他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图3所示，电梯运行的v －t 图可能是图4中的(取电梯向上运动的方向为正)( )图3图45．如图5所示，一个人坐在小车的水平台面上，用水平力拉绕过定滑轮的细绳，使人和车以相同的加速度向右运动。
水平地面光滑，则( )A ．若人的质量大于车的质量，车对人的摩擦力为0 图5B ．若人的质量小于车的质量，车对人的摩擦力方向向左C ．若人的质量等于车的质量，车对人的摩擦力为0D ．不管人、车质量关系如何，车对人的摩擦力都为06. (2013·江西联考)如图6所示，动物园的水平地面上放着一只质量为M 的笼子，笼内有一只质量为m的猴子，当猴子以某一加速度沿竖直柱子加速向上爬时，笼子对地面的压力为F1；当猴子以同样大小的加速度沿竖直柱子加速下滑时，笼子对地面的压力为F2。
考点05 实验：验证牛顿运动定律-2020年 新高三一轮复习物理(解析版)
考点05 实验：验证牛顿运动定律一、选择题1．如果a－图象是通过原点的一条直线，则说明()A．物体的加速度a与质量M成正比B．物体的加速度a与质量M成反比C．物体的质量M与加速度a成正比D．物体的质量M与加速度a成反比【答案】B【解析】a－图象是过原点的一条直线，则a与成正比，加速度a与质量M成反比，A错误，B正确；质量是由物体所含物质的多少决定的，与物体的加速度无关，故C、D错误2．一个学习小组，在研究物体受力一定时加速度与质量m的关系时，得到如下表的实验数据.据此，你能得出的结论是()A．a与m成正比B．a与m成反比C．a可能与m平方成正比D．a可能与m平方成反比【答案】B【解析】观察表中的数据，根据作图法画出a－m图象和a－图象，观察图象，看能否得出结论，如不能，再画出a－m2图象或a－图象，再观察即可．根据图象可知，a－是一条倾斜的直线，所以a与m成反比，故B正确．3．为了探究力、质量与加速度三个量之间的定量关系，我们可以先在物体质量一定的情况下，探究物体的加速度跟所受力之间的关系；再在物体受力一定的情况下，探究物体的加速度跟质量之间的关系．最后通过逻辑推理的方法，就可以得到加速度与力、质量之间的关系．这就是物理学中常用的()A．提出假说的方法B．控制变量的方法C．等效替代的方法D．推理类比的方法【答案】B【解析】在研究物体的“加速度、力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变量法”进行研究，分别控制一个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系，故A、C、D错误，B正确．4．(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是( )A．“平衡摩擦力”的本质就是使小车受到的摩擦力为零B．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力沿斜面方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂砝码通过细绳对小车施加的拉力D．“平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动后由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定【答案】BCD【解析】小车所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡，A错误，B正确；其目的是使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力，C正确；恰好平衡摩擦力时，小车拖动纸带，不给小车提供拉力，给小车一个初速度，小车做匀速直线运动，由打点计时器打出的纸带点迹间距应该是均匀的，D正确5．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是()A．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C．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D．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加速运动【答案】C【解析】为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是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，故选C．二、非选择题6．如图所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个错误：(1)电源________；(2)电磁打点计时器位置________；(3)滑轮位置________；(4)小车位置____ ____；(5)长木板________________．【答案】(1)应用6 V交流电源(2)应靠右端(3)应使拉线水平(4)应靠近打点计时器(5)应垫高右端以平衡摩擦力【解析】探究加速度与力、质量的关系时，电磁打点计时器应使用低压(6 V)交流电源，且要固定在长木板无滑轮的一端，即应靠右端；释放纸带时小车应靠近打点计时器；连接小车的细线应保持水平，故应调节滑轮位置使拉线水平；实验时应平衡摩擦力，使小车所受重力沿斜面方向的分力与小车所受摩擦力平衡，故应垫高长木板右端以平衡摩擦力7．用图甲所示的装置探究加速度与力、质量之间的关系，图乙是其俯视图．两个相同的小车放在光滑水平板上，车左端各系一条细绳，绳跨过定滑轮各挂一个相同的小盘，盘中可放砝码．两个小车右端通过细线用夹子固定，打开夹子，小车在小盘和砝码的牵引下运动，合上夹子，两小车同时停止．实验中可以通过在车中放砝码改变小车的质量．(1)探究“加速度与质量之间的关系”时，应在小盘中放质量________(选填“相同”或“不相同”)的砝码；(2)为使小车所受的拉力近似等于小盘和砝码的总重力，应使小盘和砝码的总质量_________(选填“远大于”或“远小于”)小车的质量；(3)实验中，两小车的加速度之比_________(选填“大于”“等于”或“小于”)小车通过的位移之比【答案】(1)相同(2)远小于(3)等于【解析】(1)本实验是控制变量法，探究“加速度与质量之间的关系”时，要保证拉力不变，则应在小盘中放质量相同的砝码．(2)实验中应满足小盘和砝码的总质量远小于小车的质量．(3)根据初速度为零的匀变速直线运动公式x＝at2，用刻度尺测量两小车通过的位移，两车的位移之比等于加速度之比8.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)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)如图所示是甲、乙两同学根据实验数据画出的图象．形成图线甲的原因是__________________________．形成图线乙的原因是__________________________．【答案】(1)AD(2)长木板倾角过大未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够【解析】(1)实验中细绳要与长木板保持平行，A项正确；平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码桶通过细绳绕过滑轮拴在木块上，这样无法平衡摩擦力，B项错误；实验时应先接通打点计时器的电源再放开木块，C项错误；平衡摩擦力后，改变木块上的砝码的质量后不需要再重新平衡摩擦力，D项正确．(2)图线甲中F＝0时，木块就有了加速度，可见是长木板倾角过大．图线乙中，有了拉力时，加速度仍为0，说明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够9.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，测量并标出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝________m/s2.(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：请根据实验数据在下图所示坐标系中作出a－F的关系图象．(3)根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点．请说明主要原因【答案】(1)0.16(2)(3)计算F时忘记加入砝码盘的重力【解析】(1)由题意可知计数间隔T＝5T0＝0.1 s.由题图乙可知Δx＝0.16 cm＝1.6×10－3 m，由x＝aT2可得a＝0.16 m/s2.(2)a－F图线如图所示．(3)平衡小车与桌面之间的摩擦力后，a－F图象仍不通过原点，可能是在计算F时忘记加入砝码盘的重力，使作出的图象向左平移造成的．10.某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系，实验装置如图甲所示．甲乙丙(1)图乙是实验中得到的一条纸带，图中打相邻两计数点的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可得小车的加速度a为________m/s2;(2)该实验小组以测得的加速度a为纵轴，所挂钩码的总重力F为横轴，作出的图象如丙图中图线1所示，发现图象不过原点，怀疑在测量力时不准确，他们将实验进行了改装，将一个力传感器安装在小车上，直接测量细线拉小车的力F′，作a－F′图如丙图中图线2所示，则图象不过原点的原因是____________，对于图象上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，其原因是____________；(3)该实验小组在正确操作实验后，再以测得的加速度a为纵轴，所挂钩码的总重力F和传感器测得的F′为横轴作图象，要使两个图线基本重合，请你设计一个操作方案：________ 【答案】(1)0.195(2)未平衡摩擦力或平衡不足钩码的重力比细线的拉力大(3)将n个钩码都放在小车上，每次从小车上取一个钩码挂在细线上，其余钩码留在小车上随小车一起运动．(其他答案也可以得分)【解析】(1)根据Δx＝aT2，运用逐差法得：a＝＝ m/s2＝0.195 m/s2.(2)由图线可知，F不等于零时，a仍然为零，可知图线不过原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．力传感器可以直接得出绳子拉力的大小，用钩码的重力表示绳子的拉力，必须满足钩码的质量远小于小车的质量，否则绳子的拉力实际上小于钩码的重力．所以对于图线上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，原因是钩码的质量未远小于小车的质量．(3)要使两个图线基本重合，只要满足钩码的质量远小于小车的质量即可.11．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示．(1)下列说法正确的是________．A．在探究加速度与质量的关系时，应该保证拉力的大小不变B．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足对探究过程也不会产生影响C．在探究加速度与力的关系时，只需测量一次，记录一组数据即可D．在探究加速度与力的关系时，作a－F图象应该用折线将所描的点依次连接(2)在实验中，某同学得到了一条纸带如图所示，选择了A、B、C、D、E作为计数点，相邻两个计数点间还有4个计时点没有标出，其中x1＝7.05 cm、x2＝7.68 cm、x3＝8.30 cm、x4＝8.92 cm，电源频率为50 Hz，可以计算出小车的加速度大小是________m/s2.(保留两位有效数字)(3)某同学将长木板右端适当垫高，其目的是________．如果长木板的右端垫得不够高，木板倾角过小，用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力，他绘出的a－F关系图象可能是________．A. B.C. D.【答案】(1)A(2)0.62(3)平衡摩擦力 B【解析】(1)探究加速度与质量的关系时，应该控制力不变，A正确；若不满足“重物的质量远小于小车的质量”这一条件，重物的重力就不等于小车受到的拉力，探究过程会产生影响，B 错误；在探究加速度与力的关系时，需测量至少5次，记录五组数据，画出图象，根据图象探究关系，C错误；探究加速度与力的关系时，作a－F图象应该将点拟合成一条倾斜的直线，D错误．(2)加速度a＝＝ m/s2≈0.62 m/s2.(3)长木板右端垫高的目的是平衡摩擦力，若木板倾角过小，即平衡摩擦力不足，会出现有拉力，但加速度仍为零的情况，即B图．12．(1)某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F关系的实验，图甲为实验装置简图．他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列说法正确的是()A．实验时要平衡摩擦力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D．实验进行时应先释放小车再接通电源(2)如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，距离如图所示．则打C点时小车速度的表达式为________；该同学计算小车加速度的表达式为________________________________________________________________________．【答案】(1)AC(2) 或【解析】(1)实验时需要平衡摩擦力，且只有保证钩码的重力远小于小车的总重力，钩码的重力才能近似等于小车受到的合外力．(2)C点的瞬时速度等于AE或者BD的平均速度，即v C＝＝求加速度，使用逐差法，得a＝＝13．用图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系：(1)完成平衡摩擦力的相关内容：①取下沙桶，把木板不带滑轮的一端垫高；②接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动．如果打出的纸带如图乙所示，则应________(填“增大”“减小”或“不改变”)木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出________的点迹为止．(2)某同学实验时得到如图丙所示的a－F图象(沙和沙桶质量远小于小车质量)，则该同学探究的是：在小车质量一定的条件下，_____________成正比．(3)上题中若沙和沙桶质量过大，不能远小于小车质量，则可能会出现下列图象中的()【答案】(1)减小间隔相等(2)小车的加速度与所受拉力(3)B【解析】(1)由图乙所示纸带可知，小车在运动过程中在相等时间内的位移越来越大，小车做加速运动，平衡摩擦力太过，木板倾角太大，应减小木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹间隔相等为止．(2)由图丙可知，纵轴表示加速度，横轴表示力，探究的是加速度与力的关系，应控制小车质量不变，由图象可知：在小车质量一定的条件下，小车的加速度与所受的拉力成正比．(3)若沙和沙桶质量过大，不能远小于小车质量，小车加速度与力不成正比，a－F图象不是直线，a－F图象向下弯曲，由图象可知，会出现B所示情况。
2020年高考物理真题考点逐个击破-专题8.4 实验：验证牛顿运动定律
2020年高考物理真题考点逐个击破-专题8.4 实验:验证牛顿运动定律【专题诠释】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．2．小车质量(M )远大于悬挂物质量(m )——用悬挂物重力替代小车所受的拉力 由牛顿第二定律：系统加速度a ＝m M ＋mg ，小车所受的拉力F ＝Ma ＝M mg M ＋m＝11＋m M mg ，显然，当M ≫m 时F ≈mg .二 数据处理与误差分析本实验的偶然误差主要由质量的测量、计数点间距测量引起，可通过多次测量取平均值减小误差．本实验的系统误差主要由两个因素产生，分析如下： 1．平衡摩擦力不准造成的误差 图线a F 不通过原点，分两种情况： (1)当平衡摩擦力不够时，F ≠0，a ＝0. (2)当平衡摩擦力过度时，F ＝0，a ≠0. 2．由于不满足M ≫m 引起的误差 图线a F 和a 1M 都向下弯曲，分析：(1)在a F 图象中，根据a ＝1M ＋mmg ，M 一定，当满足M ≫m 时，图线斜率视为1M 不变，图线为直线．不满足M ≫m 时，随着m 增大，图线斜率减小，图线向下弯曲．(2)在a 1M 图象中，根据a ＝1M ＋mmg ＝mg 1＋m M ·1M ，m 一定，当满足M ≫m 时，图线斜率视为mg 不变，图线为直线，不满足M ≫m 时，随着M 减小，图线斜率减小，图线向下弯曲． 三 实验拓展与创新【高考领航】【2019·新课标全国Ⅱ卷】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50Hz的交流电源，纸带等。
2023年高考物理一轮复习《牛顿运动定律的综合应用(练)》含答案解析
3.2 牛顿运动定律的综合应用1．已知列车向左做直线运动，某同学为了研究列车在水平直轨道上的运动情况，他在列车车厢顶部用细线悬挂一个小球。
某段时间内，细线偏离竖直方向一定角度θ，并相对车厢保持静止，如图所示，重力加速大小为g，则列车在这段时间内（ ）A．水平向右做匀速直线运动B．列车速度正在变大C．列车加速度的大小为g tanθ，方向水平向右D．加速度的大小为gsinθ，方向水平向左【答案】C【解析】A．对小球受力分析可知小球所受合力方向向右具有向右的加速度，列车与小球相对静止，不可能做匀速直线运动，A错误；B．列车与小球相对静止做匀变速直线运动，列车的运动方向未知可能做匀加速运动也可能做匀减速运动，B 错误；C 、D．小球所受合力方向向右具有向右的加速度，由牛顿第二定律得θ=mg matan得=tana gθC正确，D错误；故选C。
2．如图所示，一足够长的斜面固定在地面上，其倾角为37°。
一质量为1kg的物体（可视为质点）放在斜面上，恰好能保持静止。
现对物体施加一沿斜面向上的外力F，大小为14N，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则下列说法中正确的是（ ）A ．物体仍静止在斜面上B ．物体将向上做匀加速直线运动，加速度大小为4m/s 2C ．外力F 作用3s 末时，物体的速度为6m/sD ．物体与斜面间的动摩擦因数为0.5【答案】C 【解析】D ．物体放在斜面上，恰好能保持静止，则o osin 37cos37mg mg μ=解得0.75μ=故D 错误；AB ．施加拉力F 后，由牛顿第二定律得o o sin 37cos37F mg mg maμ--=解得22m/s a =施加一沿斜面向上的外力F 时，物体以22m/s 的加速度做匀加速直线运动，故AB 错误；C ．外力F 作用3s 末时，物体的速度为6m/sv at ==故C 正确。
2020年高考物理一轮复习考点归纳：专题(03)牛顿运动定律(含答案)
2020年高考一轮复习知识考点专题03 《牛顿运动定律》第一节牛顿第一、第三定律【基本概念、规律】一、牛顿第一定律1．内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．2．意义(1)揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律．(2)揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因．二、惯性1．定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．3．量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小．3．普遍性：惯性是物体的本质属性，一切物体都有惯性．与物体的运动情况和受力情况无关．三、牛顿第三定律1．内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，而且在一条直线上．2．表达式：F＝－F′.特别提示：(1)作用力和反作用力同时产生，同时消失，同种性质，作用在不同的物体上，各自产生的效果，不会相互抵消．(2)作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关．【重要考点归纳】考点一牛顿第一定律1．明确了惯性的概念．2．揭示了力的本质．3．揭示了不受力作用时物体的运动状态．4.(1)牛顿第一定律并非实验定律．它是以伽利略的“理想实验”为基础，经过科学抽象，归纳推理而总结出来的．(2)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种固有属性，与物体是否受力、受力的大小无关，与物体是否运动、运动速度的大小也无关．考点二牛顿第三定律的理解与应用1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)“三同”：①大小相同；②性质相同；③变化情况相同．(2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同．(3)“三无关”：①与物体的种类无关；②与物体的运动状态无关；③与物体是否和其他物体存在相互作用无关．2．相互作用力与平衡力的比较【思想方法与技巧】用牛顿第三定律转换研究对象作用力与反作用力，二者一定等大反向，分别作用在两个物体上．当待求的某个力不容易求时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力．如求压力时，可先求支持力．在许多问题中，摩擦力的求解亦是如此．第二节牛顿第二定律两类动力学问题【基本概念、规律】一、牛顿第二定律1．内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．2．表达式：F＝ma.3．适用范围(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系．(2)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况．二、两类动力学问题1．已知物体的受力情况，求物体的运动情况．2．已知物体的运动情况，求物体的受力情况．特别提示：利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁”作用，将运动学规律和牛顿第二定律相结合，寻找加速度和未知量的关系，是解决这类问题的思考方向．三、力学单位制1．单位制：由基本单位和导出单位一起组成了单位制．2．基本单位：基本物理量的单位，基本物理量共七个，其中力学有三个，它们是长度、质量、时间，它们的单位分别是米、千克、秒．3．导出单位：由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位．【重要考点归纳】考点一用牛顿第二定律求解瞬时加速度1．求解思路求解物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是明确该时刻物体的受力情况或运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度．2．牛顿第二定律瞬时性的“两种”模型(1)刚性绳(或接触面)——不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，其弹力立即消失，不需要形变恢复时间．(2)弹簧(或橡皮绳)——两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳)，特点是形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变．3．在求解瞬时加速度时应注意的问题(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析．(2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个积累的过程，不会发生突变．4.解决瞬时加速度问题的关键是弄清哪些力发生了突变，哪些力瞬间不变，正确画出变化前后的受力图．考点二动力学两类基本问题1.求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度．2.(1)解决两类动力学基本问题应把握的关键①一个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁．②两类分析——受力分析和运动过程分析．(2)解决动力学基本问题时对力的两种处理方法①合成法：物体受2个或3个力时，一般采用“合成法”．②正交分解法：物体受3个或3个以上的力时，则采用“正交分解法”．(3)解答动力学两类问题的基本程序①明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点．②根据问题的要求和计算方法，确定研究对象，进行受力分析和运动过程分析，并画出示意图．③应用牛顿运动定律和运动学公式求解．考点三动力学图象问题1．图象类型(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图象，要求分析物体的运动情况．(2)已知物体在一运动过程中位移、速度、加速度随时间变化的图象，要求分析物体的受力情况．(3)已知物体在物理图景中的运动初始条件，分析物体位移、速度、加速度随时间的变化情况．2．问题的实质：是力与运动的关系问题，求解这类问题的关键是理解图象的物理意义，理解图象的轴、点、线、截、斜、面六大功能．3.数形结合解决动力学问题(1)物理公式与物理图象的结合是一种重要题型．对于已知图象求解相关物理量的问题，往往是结合物理过程从分析图象的横、纵坐标轴所对应的物理量的函数入手，分析图线的斜率、截距所代表的物理意义得出所求结果．(2)解决这类问题必须把物体的实际运动过程与图象结合，相互对应起来．【思想方法与技巧】传送带模型中的动力学问题1．模型特征一个物体以速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型，如图甲、乙、丙所示．2．建模指导传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题．(1)水平传送带问题：求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断．根据物体与传送带的相对速度方向判断摩擦力方向．两者速度相等是摩擦力突变的临界条件．(2)倾斜传送带问题：求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况，从而确定其是否受到滑动摩擦力作用．如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向，然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况．当物体速度与传送带速度相等时，物体所受的摩擦力有可能发生突变．3.解答传送带问题应注意的事项(1)水平传送带上物体的运动情况取决于物体的受力情况，即物体所受摩擦力的情况．(2)倾斜传送带问题，一定要比较斜面倾角与动摩擦因数的大小关系．(3)传送带上物体的运动情况可按下列思路判定：相对运动→摩擦力方向→加速度方向→速度变化情况→共速，并且明确摩擦力发生突变的时刻是v物＝v传．第三节牛顿运动定律的综合应用【基本概念、规律】一、超重和失重1．超重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)大于物体所受重力的情况称为超重现象．(2)产生条件：物体具有向上的加速度．2．失重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况称为失重现象．(2)产生条件：物体具有向下的加速度．3．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零的情况称为完全失重现象．(2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下．二、解答连接体问题的常用方法1．整体法当系统中各物体的加速度相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的质量之和，当整体受到的外力已知时，可用牛顿第二定律求出整体的加速度．2．隔离法当求解系统内物体间相互作用力时，常把物体从系统中“隔离”出来进行分析，依据牛顿第二定律列方程．3．外力和内力(1)外力：系统外的物体对研究对象的作用力；(2)内力：系统内物体之间的作用力．【重要考点归纳】考点一超重和失重现象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．3．尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态．4．物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于ma.5.超重和失重现象的判断方法(1)从受力的大小判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态．(2)从加速度的方向判断，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，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态．考点二整体法和隔离法解决连接体问题1．整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)．2．隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解．3．整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力”．4.正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，并分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解．考点三分解加速度求解受力问题在应用牛顿第二定律解题时，通常不分解加速度而分解力，但有一些题目要分解加速度．最常见的情况是与斜面模型结合，物体所受的作用力是相互垂直的，而加速度的方向与任一方向的力不同向．此时，首先分析物体受力，然后建立直角坐标系，将加速度a分解为a x和a y，根据牛顿第二定律得F x＝ma x，F y＝ma y，使求解更加便捷、简单．【思想方法与技巧】“滑块——滑板”模型的分析1．模型特点：上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动．2．模型分析解此类题的基本思路：(1)分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度；(2)对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系，建立方程．特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移．3.(1)滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长．(2)滑块是否会从滑板上掉下的临界条件是：滑块到达滑板一端时两者共速．(3)滑块不能从滑板上滑下的情况下，当两者共速时，两者受力、加速度发生突变．动力学中的临界条件及应用一、临界状态物体在运动状态变化的过程中，相关的一些物理量也随之发生变化．当物体的运动变化到某个特定状态时，相关的物理量将发生突变，该物理量的值叫临界值，这个特定状态称之为临界状态．二、临界状态的判断1．若题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点．2．若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就对应临界状态．3．临界状态的问题经常和最大值、最小值联系在一起，因此，若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点．4．若题目中有“最终”、“稳定”等文字，即是求收尾速度或加速度． 三、处理临界问题的思路 1．会分析出临界状态的存在．2．要抓住物体处于临界状态时的受力和运动特征，找出临界条件，这是解决问题的关键． 3．能判断物体在不满足临界条件时的受力和运动情况． 4．利用牛顿第二定律结合其他规律列方程求解． 四、力学中常见的几种临界条件 1．接触物体脱离的临界条件： 接触面间的弹力为零，即F N ＝0. 2．绳子松弛的临界条件： 绳中张力为0，即F T ＝0. 3．相对滑动的临界条件： 静摩擦力达到最大值，即f 静＝f m . 4．滑块在滑板上不滑下的临界条件： 滑块滑到滑板一端时，两者速度相同．实验四 验证牛顿运动定律一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律． 2．探究加速度与力、质量的关系． 3．掌握灵活运用图象处理问题的方法． 二、实验原理(见实验原理图)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．三、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．四、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：按照如实验原理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)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，取下纸带编号码． (2)保持小车的质量m 不变，改变砝码和小盘的质量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)，作a －1m图象．一、数据处理1．保持小车质量不变时，计算各次小盘和砝码的重力(作为小车的合力)及对应纸带的加速度，填入表(一)中．表(一)2.入表(二)中．表(二)3.4．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，说明a与F成正比．5．以a为纵坐标，1m为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能判定a与m成反比．二、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，让小车拉着打点的纸带匀速运动．2．不重复平衡摩擦力．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，后释放小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车．5．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上．不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．6．作图时两轴标度比例要选择适当．各量需采用国际单位．三、误差分析1．系统误差：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．偶然误差：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．。
(新课标)2020版高考物理一轮复习 第三章 实验四 验证牛顿运动定律课件PPT
5.作图像时,要使尽可能多的点落在所作直线上,不在直线上的点应尽可 能均匀分布在所作直线两侧。 6.作图时两轴标度比例要选择适当,各量须采用国际单位制中的单位。 这样作图线时,坐标点间距不会过密,误差会小些。 7.为提高测量精度 (1)应舍掉纸带上开头比较密集的点,在后边便于测量的地方找一个起点。 (2)可以把每打五次点的时间作为时间单位,即从开始点起,每五个点标 出一个计数点,而相邻计数点间的时间间隔为T=0.1 s。
实验四 验证牛顿运动定律
一 实验目的
二 实验原理
基 础
三 实验器材
过 四 数据步骤
关 五 数据处理
六 注意事项
七 误差分析
考 考点一 实验原理和实验操作
点 考点二 实验数据处理和误差分析 突 破 考点三 实验拓展和实验创新
基础过关
一、实验目的
1.学会用① 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.掌握灵活运用图像处理问题的方法。
四、实验步骤 1.测量:用④ 天平 测量小盘和砝码的总质量m'和小车的质量m。 2.安装:按照实验装置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:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一薄木块,使小车 在不挂砝码和小盘的情况下能⑤ 匀速 下滑。
4.实验操作 (1)将小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上,小车停在打点计时器处,先 ⑥ 接通电源 后⑦ 放开小车 ,打出一条纸带,取下纸带编号码。 并计算出小盘和砝码的总重力,即小车所受的合外力。 (2)保持小车的质量m不变,改变砝码和小盘的总质量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图像。 (5)保持砝码和小盘的总质量m'不变,改变小车质量m,重复步骤(1)和(3), 作a- 1 图像。
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
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辽宁省2020年高考物理一轮复习：13 实验：验证牛顿运动定律B卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、多选题 (共1题；共3分)1. （3分） (2017高三上·宝应开学考) 在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动定律”的传统实验时，下列说法中正确的是（）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 . 改变小车质量后，需要重新平衡摩擦力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，且应先接电源再释放小车二、实验探究题 (共11题；共40分)2. （3分）(2018·浙江模拟)（1）利用下图装置可以做力学中的若干实验，以下说法正确的是____（多选）。
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 . 在用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量C . 用此装置“探究加速度a与力F的关系” 每次改变砝码及砝码盘总质量后，不需要重新平衡摩擦力D . 用此装置探究“探究功与速度变化的关系”实验时，不需要平衡小车运动中所受摩擦力的影响。
（2）在用此装置做“探究加速度与力、质量的关系”时，下列说法正确的是_______（多选）A . 先释放纸带再接通电源B . 拉小车的细线应尽可能与长木板平行C . 纸带与小车相连端的点迹较密D . 轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡（3）如图所示是实验时打出的一条纸带，ABCD……为每隔2个打点取一计数点，据此纸带可知小车在E点速度大小为________m/s。
3. （2分） (2018高三上·安乡月考) 如图所示，一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间，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．不计空气阻力及一切摩擦．（1）在探究合外力一定时，加速度与质量的关系时，要使测力计的示数等于小车所受合外力，操作中必须满足________；要使小车所受合外力一定，操作中必须满足________．实验时，先测出小车质量m，再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间t.改变小车质量m，测得多组m、t的值，建立坐标系描点作出图线．下列能直观得出合外力一定时，加速度与质量成反比的图线是________．（2）如图抬高长木板的左端，使小车从靠近光电门乙处由静止开始运动，读出测力计的示数F和小车在两光电门之间的运动时间t0，改变木板倾角，测得多组数据，得到的F－的图线如图所示．实验中测得两光电门的距离L＝0.80 m，砂和砂桶的总质量m1＝0.34 kg，重力加速度g取9.8 m/s2，则图线的斜率为________(结果保留两位有效数字)；若小车与长木板间的摩擦不能忽略，测得的图线斜率将________(填变大、变小或不变)．4. （5分） (2016高三上·平湖期中) 利用图一装置可以做力学中的许多实验，（1）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滑轨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滑轨平行C . 用此装置“探究加速度a与力F的关系”每次改变砝码及砝码盘总质量之后，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”应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量（2）本装置中要用到打点计时器，如图二所示为实验室常用的两种计时器，其中甲装置用的电源要求是．A . 交流220VB . 直流220VC . 交流4﹣6VD . 直流4﹣6V（3）在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图三．已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，则此次实验中打点计时器打下 A 点时小车的瞬时速度为________ m/s．（结果保留2位有效数字）5. （5分） (2017高一上·太原期末) 某实验小组在实验室做“探究加速度与力、质量的关系”实验：（1）甲同学在物体所受合外力不变时，改变物体的质量，得到数据如下表所示｡实验次数物体质量m（kg）物体的加速度a（m/s2）物体质量的倒数1/m（1/kg）10.200.78 5.0020.400.38 2.5030.600.25 1.6740.800.20 1.255 1.000.16 1.00①根据表中的数据，在图1所示的坐标中描出相应的实验数据点，并作出图象｡________②由a﹣图象，你得出的结论为________｡③物体受到的合力大约为________｡（结果保留两位有效数字）（2）乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出的a﹣F图象如图2所示，则该图象中图线不过原点的原因是：________，小车的质量为________kg．（保留两位有效数字）6. （4分）为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。
其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。
(滑轮质量不计)（1）实验时，一定要进行的操作是______。
A . 用天平测出砂和砂桶的质量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，同时记录弹簧测力计的示数D . 改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带E . 为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M（2）该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(两相邻计数点间还有两个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2(结果保留两位有效数字)。
（3）以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的a-F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为______。
A .B .C . kD .7. （4分） (2017高二下·盐城会考) “探究加速度与力、质量的关系”实验装置如图甲所示．图中小车的质量为M，钩码的质量为m，小车后面固定一条纸带，纸带穿过电磁打点计时器，计时器接50Hz交流电．（1）小车运动时受到的拉力近似等于钩码的总重力，应满足的条件是________；（2）实验过程中某学生由于疏忽没有平衡摩擦力，他测量得到的aF图象，可能是图乙中的图线________（选填“A”“B”或“C”）；（3）如图丙所示，某次实验得到的纸带，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车加速度大小为________m/s2，在计数点2时速度大小为________m/s．8. （4分）(2017·北区模拟) 根据题意解答（1）用如图1所示装置探究小车的加速度与力、质量的关系，实验中通过垫高长木板一端来平衡摩擦力，平衡摩擦力时．A . 不挂钩码，使小车静止B . 挂上钩码，使小车静止C . 不挂钩码，使小车做匀速直线运动D . 挂上钩码，使小车做匀速直线运动（2）小车及车中砝码的总质量用M表示，钩码的质量用m表示，为了近似认为绳对小车的拉力大小等于钩码的重力，应使M与m的大小关系满足________．（3）甲同学根据测量数据做出的a﹣F图如图2所示，分析图像说明实验存在的问题是________9. （5分） (2017高一上·珠海期末) 某课外兴趣小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与合外力、质量的关系：（1）下列关于该实验的说法，正确的是（选填选项前的字母）A . 实验开始时应先释放小车，再接通电源B . 实验前应调节定滑轮的高度使细线与木板平行C . 实验开始的时候，小车最好距离打点计时器近一点D . 实验前要把木板不带滑轮的一端适当垫高平衡摩擦力（2）从实验中挑选出一条点迹清晰的纸带，用刻度尺测量计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz（相邻两个计数点间有四个点未画出）．从图乙中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s1=________cm，计算打出C点时小车的速度vC=________m/s，该小车的加速度a=________m/s2（计算结果保留两位有效数字）．（3）该小组在探究小车加速度a与小车质量M的关系中，作出了a﹣的图线，如图丙所示，可求得小车受到的合外力大小为________ N（计算结果保留两位有效数字）．10. （2分） (2016高一下·夷陵期中) 在“探究物体的加速度与外力和质量的关系”的实验中：（1）为消除摩擦力对实验的影响，可以使木板适当倾斜以平衡摩擦阻力，下面操作合理的有A . 进行平衡摩擦阻力的操作时小车不挂钩码，要连接纸带B . 进行平衡摩擦阻力的操作时小车要挂钩码，要连接纸带C . 按正确要求摆放好装置后，放开小车，小车能在长木板上运动即可D . 按正确要求摆放好装置后，打开打点计时器，轻推小车，得到一条点距均匀的纸带即可（2）图2是实验中得到的一条纸带的一部分，在纸带上取出相邻的计数点A、B、C、D、E．若相邻的计数点间的时间间隔为T，各点间距离用图2中长度符号表示，为了减小偶然误差，则打C点时小车的速度可表示为vC=________，小车的加速度可表示为a=________．11. （3分） (2018高一上·成都期末) 某实验小组用图甲所示的装置“探究加速度与合外力的关系”，图中小车质量为M，砂桶和砂的总质量为m。
实验中通过改变m来改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出，绳的拉力F可由弹簧测力计测出。
现保持小车质量M不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量m，进行多次实验，得到多组a、F值。
（1）为了减小实验误差，下列做法正确的是_________A . 先释放小车，后接通打点计时器的电源B . 该实验不需要平衡小车所受的摩擦力C . 该实验砂桶和砂的总质量不需要远小于小车的质量D . 滑轮摩擦要足够小，绳的质量要足够轻（2）某同学根据实验数据画出了图乙所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的加速度大小a，横轴应___________（填选项前的字母）。
A .B .C .D . mg（3）当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，图线将____________（填选项前的字母）。
A . 偏向纵轴B . 保持原方向不变C . 偏向横轴（4）图丙为上述实验中打下的一条纸带，A、B、C、D、E为选出的五个计数点，每相邻两点间还有四个计时点未画出，测得，打点计时器的频率为f，则小车的加速度表达式为 ________（用f、表示）。