2021届广东省新高考高三物理复习完美ppt课件-实验四验证牛顿运动定律.pptx

第三章第三章 牛顿运动定律牛顿运动定律实验四实验四 验证牛顿运动定律验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律教材原型实验基础考点自主悟透命题点一例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”.(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图图2B解析平衡摩擦力时，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；2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律(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 5%，小车和砝码的总质量是M，则M与m应当满足的条件是 _.0.05(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 与小车质量M的关系图象正确的是_.C2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律变式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：图图3(1)已知打点计时器电源为频率为50 Hz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，x13.13 cm，x47.48 cm，由此可以算出小车运动的加速度大小是_ m/s2.1.452021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律(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(Fmg，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，aF图线明显弯曲，产生误差.若不断增加砂桶中砂的质量，aF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).g2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律教材实验创新高考热点讲透练熟命题点二实验装置图创新/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xt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.2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律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am图象代替aF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.2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律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.2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律例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.(1)如图乙，用游标卡尺测量遮光条的宽度d_ cm；解析由题图乙可知，该游标卡尺为20分度，精度为0.05 mm，读数为5 mm100.05 mm5.50 mm0.550 cm；图图40.5502021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律(2)安装好光电门，从图甲中读出两光电门之间的距离s_ cm：解析s70.50 cm20.50 cm50.00 cm；50.002021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律2021届广东省新高考高三物理复习课件-实验四 验证牛顿运动定律(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；解析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；相等(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t1和t2，计算出滑块的加速度a1_(用d、s、t1和t2表示)，并记录对应的拉力传感器的读数F1；(6)改变重物质量，多次重复步骤(5)，分别计算出加速度a2、a3、a4并记录对应的F2、F3、F4；(7)在aF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_.解析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.物体质量一定时，其加速度与所受合力成正比2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）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C2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）解析平衡摩擦力时，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：mgsin mgcos，即有gsin gcos，所以与质量无关，故B错误，C正确.2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）(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.解析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；不需要(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B解析由题图可知，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.2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）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(vt)图象.整个装置置于高度h可调节的斜面上，斜面长度为l.图图6(1)现给滑块A沿气垫导轨向上的初速度，其vt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).32021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）(2)若用此装置来验证牛顿第二定律，通过改变_解析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，所以要保证向下的分力不变，应该使mg 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._，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).调节滑块的质量及斜面的高度，且使mh不变高度h2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）教材实验拓展测定动摩擦因数高考热点讲透练熟命题点三例3(2019全国卷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50 Hz的交流电源、纸带等.回答下列问题：图图7(1)铁块与木板间动摩擦因数_(用木板与水平面的夹角、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示).解析对铁块受力分析，由牛顿第二定律有2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使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9.80 m/s2.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).0.35图图82021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）解析两个相邻计数点之间的时间间隔由逐差法和xaT2可得2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）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F1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_.A与B2021届广东省新高考高三物理复习ppt完美课件-实验四验证牛顿运动定律（精品系列PPT）2021届广东省新高考高。