研究勻變速直線運動、驗證牛頓第二定律和驗證機械能守恒定律,這三個實驗在曆年高考中出現的頻率是最高的。在前面我們講了研究勻變速直線運動這個實驗的必考點,那麼在驗證牛頓第二定律這個實驗中,有哪一些高頻考點呢,今天我們就一起來看看。
研究牛頓第二定律的實驗裝置如下圖所示:
本實驗常考點:
1、儀器選擇:天平、砝碼、刻度尺
2、操作步驟:
(1)平衡摩擦時不挂砝碼盤;
(2)改變小車質量後,不需要重新平衡摩擦力;
(3)先接通電源,後釋放小車
3、實驗條件:小車和小車上砝碼總質量M遠大于砝碼和砝碼盤總質量m,一般保證超過10倍
4、實驗方法:控制變量法
5、圖像考點:
6、以本實驗為背景,結合牛頓第二定律,測量兩接觸面間的動摩擦因素μ、物體的質量等
【例題1】某同學将力傳感器固定在小車上,然後把繩的一端固定在傳感器拉鈎上,用來測量繩對小車的拉力,探究在小車及傳感器總質量不變時加速度跟它們所受拉力的關系,根據所測數據在坐标系中作出了如圖所示的a-F圖象.
(1)圖線不過坐标原點的原因是_______________________________________;
(2)本實驗中是否仍需要砂和桶的總質量遠小于小車和傳感器的總質量________(填“是”或“否”);
(3)由圖象求出小車和傳感器的總質量為________ kg.(保留1位有效數字)
【解析】(1)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠
(2)否 ,因為繩的拉力可以直接由力傳感器測出來
(3)a-F圖像中斜率表示質量的倒數,由圖知:
【例題2】如圖a,為某同學設計的“探究加速度與物體所受合力F及質量m的關系”實驗裝a簡圖.
(1)本實驗采用的實驗方法是
A.控制變量法 B.假設法 C.理想實驗法 D.等效替代法
(2)在保持小車受力相同時,探究加速度與質量關系的實驗屮,以下故法正确的是
A.平衡摩擦力時,應将裝有砝碼的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上
B.每次改變小車的質量時,不需要重新平衡摩擦力
C.實驗時,先放開小車,再接通打點計時器電源
D.為得出加速度a與與質量m的關系而作出a-1/m圖象
(3)圖b是實驗中獲取的一條紙帶的一部分,其中O、A、B、C、D是計數點,每相鄰兩計數點間還有4個點(圖中未标出),計數點間的距離如圖,打“B”計數點時小車的速度大小為( ).由紙帶求出小車的加速度的大小為( ).(計算結果均保留2位有效數字)
(4)如圖c所示是某同學在探宄加速度與力的關系時,根據測量數據作出的a〜F圖線.其中圖線不過原點的原因是( ),圖線在末端彎曲的原因是( )
答案】(1)A (2)BD (3)0.54m/s 1.5m/s2.
(4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足;
未滿足小車的質量遠遠大于小桶和砝碼的總質量
最後,我們再總結一下,探究牛頓第二定律常靠的地方有這麼幾個:
1、儀器常考:天平、砝碼、刻度尺;
2、操作常考:先接通電源後釋放小車、平衡摩擦力;
3、方法常考:控制變量法;4、圖像常考:沒有平衡摩擦力或平衡不足、平衡過度;
4、條件常考:M》m;
5、求瞬時速度v和加速度a(結合牛二求滑動摩擦因素u或物體的質量)
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