专题13 探究加速度与力、质量的关系（讲）-2019年高考物理一轮复习讲练测 5页

‎ ‎ 第三章 牛顿运动定律 ‎1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力的问题；理解超重和失重现象，掌握牛顿第二定律的验证方法和原理．‎ ‎2．高考命题中有关本章内容的题型有选择题、计算题．高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系．‎ ‎3．本章是中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，仍将为高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往层次较高.‎ 第13讲 探究加速度与力、质量的关系 ‎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的方法.‎ ‎3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．‎ 基本实验要求 ‎1．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，确定加速度与质量的关系．‎ ‎ (3)作出a－F图象和a－图象，确定其关系．‎ ‎2．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．‎ ‎3．实验步骤 ‎(1)用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m和m′，把数据记录在表格中．‎ ‎(2)把实验器材安装好，平衡摩擦力．‎ ‎(3)在小盘里放入适量的砝码，把砝码和小盘的质量m′记录在表格中．‎ ‎(4)保持小车的质量不变，改变砝码的质量，按上面步骤再做5次实验．‎ ‎(5)算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格中．‎ ‎(6)用纵坐标表示加速度a，横坐标表示合外力，即砝码和小盘的总重力m′g，根据实验数据在坐标平面上描出相应的点，作图线．‎ ‎(7)用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车质量的倒数，在坐标系中根据实验数据描出相应的点并作图线．‎ 规律方法总结 ‎1．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，再释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．‎ ‎2．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．‎ ‎3．数据处理 ‎(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，说明a与F成正比．‎ ‎(3)以a为纵坐标，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.‎ ‎★典型案例★‎ 如图所示为某同学测定木块A与木板之间动摩擦因数的实验装置，A上固定一个容器B，B和C中可放置钩码，不计B、C的重力。A的左端与打点计时器的纸带(未画出)相连，通过打点计时器打出的纸带可以计算出木块A的加速度。实验中该同学在保持钩码总数量不变[即图中B、C中钩码总重力不变]的条件下，将B中钩码陆续移到C中，重复测量。不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦。‎ ‎(1)实验中除电磁打点计时器、纸带、若干个质量均为50克的钩码、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线外，为了完成本实验，还应有__________。‎ A．秒表 B．天平 C．毫米刻度尺 D．低压交流电源 ‎(2)实验中某次获取的一条纸带的一-部分，每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算加速度a=______(保留两位有效数字)。‎ ‎(3)在实验数据处理中，该同学以m为横轴，以加速度a为纵轴，绘制了如图所示的实验图线，由此可知滑块与木板间的动摩擦因数μ=_______(g取，保留两位有效数字)。‎ ‎【答案】 CD 0.40‎ ‎【点睛】本实验中需要交流电源和长度的测量工具；每隔4个点取一计数点，相邻计数点之间的时间间隔为0.1s，由匀加速规律可得，用求解加速度；对系统应用牛顿第二定律，得到图线的纵轴截距为，可解得动摩擦因数。‎ ‎★针对练习1★‎ 某同学欲运用牛顿第二定律测量滑块的质量M，其实验装置如图甲所示，设计的实验步骤为：‎ ‎(1)调整长木板倾角，当钩码的质量为mo时滑块恰好沿木板向下做匀速运动；‎ ‎(2)保持木板倾角不变，撤去钩码m。，将滑块移近打点计时器，然后释放滑块，滑块沿木板向下做匀加速直线运动，并打出点迹清晰的纸带如图乙所示(打点计时器的工作频率为50 Hz)。请回答下列问题：‎ ‎①打点计时器在打下D点时滑块的速度vD= ________ m/s；（结果保留3位有效数字）‎ ‎②滑块做匀加速直线运动的加速度a=____ m/s2；（结果保留3位有效数字）‎ ‎③滑块质量M= ___（用字母a、mo和当地重力加速度g表示）。‎ ‎【答案】 1.69 3.88 ‎ ‎★针对练习2★‎ ‎13．用如图所示的装置验证牛顿第二定律。图中A、B为两个光电门，C为固定在凹槽上的遮光条。实验前（不挂钩码）左右移动小木块使凹槽能够在长木板上匀速运动。设遮光条的宽度为d，两光电门间的距离为x。实验时凹槽每次都从同一位置由静止释放，研究对象为凹槽（包括内部的砝码）及钩码组成的系统。‎ ‎（1）将钩码逐个拿到凹槽中，记录每次所悬挂钩码的质量m1、m2、m3……，释放凹槽，测出对应的加速度a1、a2、a3……，则下列哪一图象能正确反映加速度a与悬挂钩码的重力mg之间的关系______。‎ ‎（2）悬挂钩码的质量m保持不变，增加或减少槽内的砝码，测出每次对应的加速度，为了能直观反映在合外力一定的情况下，加速度与质量的关系，应做下列哪一图象______（M表示槽及槽内砝码的总质量）。‎ A．a-M B．a-m C．a- D．a-‎ ‎（3）为了精确测量系统运动的加速度，甲同学固定光电门B，移动光电门A，然后释放凹槽，测出遮光条每次经过光电门A的时间t1。乙同学固定光电门A，移动光电门B，然后释放凹槽，测出遮光条每次经过光电门B的时间t2，两位同学根据图象求解系统的加速度。甲同学做出的图象应为下图中的______，乙同学做出的图象应为下图中的______。若甲同学所做图象的斜率的绝对值为k，则系统的加速度a=______。‎ ‎【答案】 B D B C ‎ 一定；经过光电门B的速度，则即，则乙同学做出的图象应为下图中的C；甲同学所做图象的斜率的绝对值为k，则，系统的加速度a=kd2。‎ 点睛：此题首先要知道在极短时间内的平均速度可以表示瞬时速度；另外要搞清试验的原理，能根据试验的过程结合运动公式找到函数关系，然后根据图像解答．‎ ‎ ‎