（新課標）2020版高考物理一輪復(fù)習 第三章 實驗四 驗證牛頓運動定律課件.ppt

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1、實驗四驗證牛頓運動定律,一 實驗?zāi)康?二 實驗原理,三 實驗器材,基礎(chǔ)過關(guān),四 數(shù)據(jù)步驟,五 數(shù)據(jù)處理,六 注意事項,七 誤差分析,考點一 實驗原理和實驗操作,考點二 實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析,考點三 實驗拓展和實驗創(chuàng)新,考點突破,基礎(chǔ)過關(guān),一、實驗?zāi)康?1.學會用控制變量法研究物理規(guī)律。 2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。 3.掌握靈活運用圖像處理問題的方法。,二、實驗原理 本實驗的實驗裝置圖如圖所示:,1.保持質(zhì)量不變,探究加速度跟物體受力的關(guān)系。 2.保持物體所受的力不變,探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系。 3.作出a-F圖像和a-圖像,確定其關(guān)系。 三、實驗器材 小車、砝碼、小盤、細繩、一端附有

2、定滑輪的長木板、薄木塊、打點計時器、低壓交流電源、導(dǎo)線、紙帶、復(fù)寫紙、天平、刻度尺。,四、實驗步驟 1.測量:用天平測量小盤和砝碼的總質(zhì)量m和小車的質(zhì)量m。 2.安裝:按照實驗裝置圖把實驗器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細繩系在小車上(即不給小車牽引力)。 3.平衡摩擦力:在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一薄木塊,使小車在不掛砝碼和小盤的情況下能勻速下滑。,4.實驗操作 (1)將小盤通過細繩繞過定滑輪系于小車上,小車停在打點計時器處,先接通電源后放開小車,打出一條紙帶,取下紙帶編號碼。并計算出小盤和砝碼的總重力,即小車所受的合外力。 (2)保持小車的質(zhì)量m不變,改變砝碼和小盤的總質(zhì)量m,重復(fù)步

3、驟(1)。 (3)在每條紙帶上選取一段比較理想的部分,測加速度a。 (4)描點作圖,作a-F圖像。 (5)保持砝碼和小盤的總質(zhì)量m不變,改變小車質(zhì)量m,重復(fù)步驟(1)和(3),,作a-圖像。,五、數(shù)據(jù)處理 1.計算小車的加速度時,可使用“研究勻變速直線運動”的方法。利用打出的紙帶,采用逐差法求加速度。 2.作a-F圖像、a-圖像找關(guān)系。 六、注意事項 1.在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細繩系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,要讓小車拖著紙帶運動。,2.實驗步驟2、3不需要重復(fù),即整個實驗平衡了摩擦力后,不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力。 3

4、.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出。只有如此,小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。 4.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達滑輪前按住小車。,5.作圖像時,要使盡可能多的點落在所作直線上,不在直線上的點應(yīng)盡可能均勻分布在所作直線兩側(cè)。 6.作圖時兩軸標度比例要選擇適當,各量須采用國際單位制中的單位。這樣作圖線時,坐標點間距不會過密,誤差會小些。 7.為提高測量精度 (1)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點,在后邊便于測量的地方找一個起點。 (2)可以把每打五次點的時間作為時間單位,即

5、從開始點起,每五個點標出一個計數(shù)點,而相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T=0.1 s。,七、誤差分析 1.質(zhì)量的測量誤差,紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差,細繩或紙帶不與木板平行等都會造成誤差。 2.因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差:本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力),存在系統(tǒng)誤差。小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量,誤差就越大;反之,小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量,誤差就越小。 3.平衡摩擦力不準造成誤差:在平衡摩擦力時,除了不掛小盤外,其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器),勻速運動的標志是打點計時器打出的紙帶上各點的

6、距離相等。,考點一實驗原理和實驗操作,考點突破,例1某實驗小組利用如圖(a)所示的裝置探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系。 (a),(1)下列做法正確的是(選填字母代號)。 A.調(diào)節(jié)滑輪的高度,使牽引木塊的細繩與長木板保持平行 B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時,將裝有砝碼的砝碼桶通過細繩繞過定滑輪拴在木塊上 C.實驗時,先放開木塊再接通打點計時器的電源 D.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時,不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度 (2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力,應(yīng)滿足的條件是:砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量(選填“遠大于”“遠小于”

7、或“近似等于”)木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量。,(3)甲、乙兩同學在同一實驗室,各取一套圖示的裝置放在水平桌面上,木塊上均不放砝碼,在沒有平衡摩擦力的情況下,研究加速度a與拉力F的關(guān)系,分別得到圖(b)中甲、乙兩條直線。設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙,甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為甲、乙,由圖可知,m甲m乙,甲乙。(均選填“大于”“小于”或“等于”),(b),答案(1)AD(2)遠小于(3)小于大于 解析(1)實驗中細繩要與長木板保持平行,A項正確;平衡摩擦力時,不應(yīng)該將裝有砝碼的砝碼桶通過細繩繞過定滑輪拴在木塊上,B項錯誤;實驗時應(yīng)先接通電源再放開木塊,C項錯誤;平衡摩擦力后,改

8、變木塊上的砝碼的質(zhì)量后不需要再重新平衡摩擦力,D項正確。 (2)設(shè)木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量為M,砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量為m,則細繩上的拉力為F=Ma=M=mg,可見,當砝碼桶和桶內(nèi)砝碼 的總質(zhì)量m遠小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量M時,可得Fmg。,(3)不平衡摩擦力時,有F-mg=ma,則a=-g,a-F圖線的斜率大,對應(yīng)的 木塊質(zhì)量小,圖線縱軸截距絕對值大,對應(yīng)的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)大,因此m甲乙。,變式1(2019河北石家莊期末)在探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系活動中,某小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置。圖中上下兩層水平軌道表面光滑,兩小車前端系上細線,細線跨過滑輪并掛上砝碼盤,兩

9、小車后端的細線連到控制裝置上,實驗時通過控制裝置使兩小車同時開始運動,然后同時停止。,甲,(1)在安裝實驗裝置時,應(yīng)調(diào)整滑輪的高度,使;在實驗時,為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量小車的 質(zhì)量(選填“遠大于”“遠小于”或“等于”)。 (2)本實驗通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小,能這樣比較是因為 。 (3)小車、的質(zhì)量均為200 g。實驗中獲得的數(shù)據(jù)如下表所示:,在第1次實驗中,小車從A點運動到B點的位移如圖乙所示,請將測量結(jié)果填到表中空格處。通過分析,可知表中第次實驗數(shù)據(jù)存在明顯錯誤,應(yīng)舍棄。 乙,

10、答案(1)細線與軌道平行遠小于 (2)兩小車都從靜止開始做勻加速直線運動,且運動時間相等 (3)23.36(23.3423.38均對)3 解析(1)安裝實驗裝置時,應(yīng)調(diào)整滑輪高度,使拉小車的細線與軌道平行。只有在砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時,才能認為砝碼盤和砝碼的總重力近似等于細線拉小車的力。 (2)對初速度為零的勻加速直線運動,根據(jù)運動學公式有x=at2,運動時 間相等時有=。,(3)由題圖乙可知刻度尺的分度值是1 mm,讀數(shù)時要估讀到分度值的下一位,則測量結(jié)果為23.86 cm-0.50 cm=23.36 cm。 當小車質(zhì)量一定時,小車的加速度與合外力成正比;本題中兩小車均做初速

11、度為零的勻加速直線運動,且運動時間相等,所以兩小車的位移之比等于加速度之比。由此可知,小車所受的拉力之比應(yīng)該近似等于位移之比,由實驗數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn),第3次實驗數(shù)據(jù)存在明顯錯誤,應(yīng)舍棄。,考點二實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析 例2(2016課標,23,10分)某物理課外小組利用圖(a)中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中,置于實驗臺上的長木板水平放置,其右端固定一輕滑輪;輕繩跨過滑輪,一端與放在木板上的小滑車相連,另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可 用的鉤碼共有N=5個,每個質(zhì)量均為 0.010 kg。實驗步驟如下:,圖(a),(1)將5個鉤碼全部放入小車中,在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊,使

12、小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。 (2)將n(依次取n=1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端,其余N-n個鉤碼仍留在小車內(nèi);用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車,同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s,繪制s-t圖像,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。 (3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表。n=2時的s-t圖像如圖(b)所示;由圖(b) 求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字),將結(jié)果填入下表。,(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖(c)中補齊數(shù)據(jù)點,并作出a-n圖像。從圖像可以看出:當物體質(zhì)量一定時,物體的加速度與其所受的合外力成正比。,圖(b),圖(c),(5)利用a-n圖像求得小

13、車(空載)的質(zhì)量為kg(保留2位有效數(shù) 字,重力加速度取g=9.8 ms-2)。 (6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1),下列說法正確的是(填入正確選項前的標號)。 A.a-n圖線不再是直線 B.a-n圖線仍是直線,但該直線不過原點 C.a-n圖線仍是直線,但該直線的斜率變大,答案(3)0.39(在0.370.49范圍內(nèi)均可) (4)如圖所示 (5)0.45(在0.430.47范圍內(nèi)均可) (6)BC,解析(3)由s=at2得a=,在s-t圖像中找一點坐標,代入公式即可求出a。 (5)對小車和鉤碼組成的系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律,有nmg=(M+Nm)a,則a==,a-n圖線的斜率k=,從而可解

14、出M。 (6)對于已平衡摩擦力的情況,對整體應(yīng)用牛頓第二定律,有nmg=(M+Nm)a,則a=n;對于木板水平的情況,對整體應(yīng)用牛頓第二定律,有 nmg-M+(N-n)mg=(M+Nm)a,整理得a=n-g,比較可見, B、C均正確。,變式2某實驗小組利用如圖甲所示裝置“探究加速度與物體受力的關(guān)系”,已知小車的質(zhì)量為M,單個鉤碼的質(zhì)量為m,打點計時器所接的交流電源的頻率為50 Hz,動滑輪質(zhì)量不計。實驗步驟如下:,甲,乙,按圖所示安裝好實驗裝置,其中與定滑輪及彈簧測力計相連的細線豎直; 調(diào)節(jié)長木板的傾角,輕推小車后,使小車能沿長木板向下勻速運動;,掛上鉤碼,接通電源后,再放開小車,打出一條紙帶

15、,由紙帶求出小車的加 速度; 改變鉤碼的數(shù)量,重復(fù)步驟,求得小車在不同合力作用下的加速度。 根據(jù)上述實驗過程,回答以下問題: (1)對于上述實驗,下列說法正確的是。(填選項前的字母) A.鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠小于小車的質(zhì)量 B.實驗過程中鉤碼處于超重狀態(tài) C.與小車相連的細線與長木板一定要平行 D.彈簧測力計的讀數(shù)應(yīng)為鉤碼重力的一半,(2)實驗中打出的一條紙帶如圖乙所示,圖中相鄰兩計數(shù)點間還有4個點未畫出,由該紙帶可求得小車的加速度a=m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。若交流電的實際頻率高于50 Hz,則上述計算結(jié)果與實際值相比較(填“偏大”“偏小”或“相同”)。 (3)由本實驗得到的數(shù)據(jù)作出小車的

16、加速度a與彈簧測力計的示數(shù)F的關(guān)系圖像,與本實驗相符合的是。,答案(1)C(2)0.88偏小(3)A 解析(1)由題圖甲可知,實驗裝置中有彈簧測力計,細線的拉力可以通過彈簧測力計讀出,不需要鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量,故A項錯誤;實驗過程中,鉤碼向下加速運動,處于失重狀態(tài),故B項錯誤;與小車相連的細線與長木板一定要平行,保證拉力沿著木板方向,故C項正確;實驗過程中,鉤碼向下加速運動,處于失重狀態(tài),故彈簧測力計的讀數(shù)小于鉤碼總重力的一半,D項錯誤。,(2)設(shè)相鄰兩計數(shù)點之間的距離分別為x1、x2、x3、x4,相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔T=0.1 s,由x=aT2得a==0.88 m/s2。如果在

17、某次 實驗中,實際所用的交流電的頻率高于50 Hz,那么實際打點周期變小,根據(jù)運動學公式計算的結(jié)果與實際值相比是偏小的。 (3)由題意可知,小車的加速度a與彈簧測力計的示數(shù)F應(yīng)成正比,即a-F圖線為過原點的一條傾斜直線,故A符合。,考點三實驗拓展和實驗創(chuàng)新,例3某同學利用圖甲所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖,如圖乙所示。實驗中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g,實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細繩和輕定滑輪,小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到。回答下列問題:,(1)根據(jù)該同學的結(jié)果,小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成(填“線性”或“非線性”)關(guān)系。 (2)

18、由圖乙可知,a-m圖線不經(jīng)過原點,可能的原因是。 (3)若利用本實驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的情況下,小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論,并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力,則實驗中應(yīng)采取的改進措施是,鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是。,答案(1)非線性(2)存在摩擦力(3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠小于小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量 解析(1)根據(jù)題圖乙坐標系中給出的數(shù)據(jù)連線,可知小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系。 (2)根據(jù)題圖乙可知,a-m圖線不經(jīng)過原點,可能的原因是未平衡摩擦力或傾角過小,沒有完全平衡摩擦力。 (3)在實驗中要求“直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力”需要滿足

19、兩個條件:平衡摩擦力;鉤碼的質(zhì)量遠小于小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量。,變式3(2019湖北黃石大冶一中期中)某同學利用如圖甲所示裝置探究加速度與合外力的關(guān)系。利用力傳感器測量細線上的拉力。按照如下步驟操作: 甲,安裝好打點計時器和紙帶,調(diào)整長木板的傾斜程度,平衡小車所受的摩擦力; 小車與細線相連,細線通過長木板一端光滑的定滑輪和動滑輪,與力傳感器相連,動滑輪上掛上一定質(zhì)量的鉤碼,將小車拉到靠近打點計時器的一端; 打開力傳感器并接通打點計時器的電源(頻率為50 Hz的交流電源); 釋放小車,使小車在長木板上做勻加速直線運動; 關(guān)閉傳感器,記錄下力傳感器的示數(shù)F,通過分析紙

20、帶得到小車的加 速度a；,改變鉤碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟; 作出a-F圖像,得到實驗結(jié)論。 (1)本實驗在操作中是否需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠遠小于小車的質(zhì)量?(選填“需要”或“不需要”);某次釋放小車后,力傳感器的示數(shù)為F,通過天平測得小車的質(zhì)量為M,動滑輪和鉤碼的總質(zhì)量為m,不計滑輪的摩擦,則小車的加速度理論上應(yīng)等于。 A.B.C.D.,(2)如圖乙所示是某次實驗測得的紙帶的一段,可以判斷紙帶的(填“左”或“右”)端與小車連接;在打點計時器打下計數(shù)點6時,鉤碼的瞬時速度大小為m/s(保留兩位有效數(shù)字)。 乙,答案(1)不需要B(2)左0.75 解析(1)本實驗利用力傳感器

21、測量細線上的拉力,不需要用鉤碼的重力代替,所以不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠遠小于小車的質(zhì)量。小車的加速度大小等于它所受的合外力與質(zhì)量的比值,故a=,B正確。 (2)紙帶右側(cè)兩點間的距離越來越大,故紙帶左端與小車相連。打點計時器打下計數(shù)點6時小車的瞬時速度為打點計時器打下計數(shù)點5到打下計數(shù)點7過程小車的平均速度,故v= m/s=0.75 m/s。,1.某同學用圖(a)所示的實驗裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)。已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz,物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖(b)所示,圖中標出了五個連續(xù)點之間的距離。,(1)物塊下滑時的加速度a=m/s2,打C點時物塊的速度v=m/s

22、; (2)已知重力加速度大小為g,為求出動摩擦因數(shù),還必須測量的物理量是(填正確答案標號)。 A.物塊的質(zhì)量B.斜面的高度C.斜面的傾角,答案(1)3.251.79(2)C 解析(1)a==3.25 m/s2 vC==1.79 m/s (2)因為a==g sin -g cos 所以= 欲求出還需知道斜面傾角,故選C項。,2.如圖所示為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖,實驗步驟如下: 用天平測量物塊和遮光條的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m;用游標卡尺測量遮光條的寬度d=0.950 cm;用米尺測量兩光電門之間的距離s; 調(diào)整輕滑輪,使細線水平; 讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字毫

23、秒計分別測出遮光條經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間tA和tB,求出加速度a; 多次重復(fù)步驟,求a的平均值; 根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出物塊與水平桌面間動摩擦因數(shù)。,,回答下列問題: (1)物塊的加速度a可用d、s、tA和tB表示為a=; (2)動摩擦因數(shù)可用M、m、和重力加速度g表示為=; (3)如果滑輪略向下傾斜,使細線沒有完全調(diào)節(jié)水平,由此測得的(填“偏大”或“偏小”);這一誤差屬于(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。,答案(1)(2) (3)偏大系統(tǒng)誤差,解析(1)根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度知,物塊通過光電門的速度vA=,vB=,根據(jù)運動學公式得,a== 。,(2)對物塊和重物組成的系

24、統(tǒng)研究,根據(jù)牛頓第二定律得,a=,解 得動摩擦因數(shù)=。 (3)如果滑輪略向下傾斜,使細線沒有完全調(diào)節(jié)水平,則物塊對接觸面的 正壓力測量值偏小,測得的加速度偏小,根據(jù)動摩擦因數(shù)的表達式知,動摩擦因數(shù)測量值偏大,該誤差屬于系統(tǒng)誤差。,3.在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時,采用如圖所示的實驗裝置,小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示,盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶上由打點計時器打出的點計算出: (1)當M與m的大小關(guān)系滿足時,才可以認為細線對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力。,(2)一組同學在保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定的情況下,探究加速度與小車質(zhì)量的關(guān)系,以下做

25、法正確的是。 A.平衡摩擦力時,應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細線繞過定滑輪系在小車上 B.每次改變小車的質(zhì)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.小車運動的加速度可用天平測出m和M,直接用公式a=求出 (3)在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定,探究加速度與所受合外力的關(guān)系時,由于平衡摩擦力時操作不當,兩位同學得到的a-F關(guān)系分別如圖,甲、乙所示(a是小車的加速度,F是細線作用于小車的拉力)。 其原因分別是: 甲圖:; 乙圖:。,答案(1)mM(2)B(3)木板的傾角過大沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 解析(1)對盤及盤中砝碼有mg-F=ma;對小車有F=Ma,聯(lián)立可

26、得a=,F=mg,只有當mM時,才可認為Fmg。 (2)平衡摩擦力時,先去掉盤、盤中砝碼和細線,只讓小車在重力沿斜面方向的分力作用下運動,當小車能勻速運動時,重力沿斜面方向的分力和摩擦力平衡,A錯誤;調(diào)好后,當再次改變小車質(zhì)量時,無需再平衡摩擦,力,B正確;實驗時,要先接通打點計時器的電源,使打點計時器正常工作,再釋放小車,C錯誤;小車的加速度是通過處理紙帶確定的,D錯誤。 (3)由甲圖可看出F=0時,a0,說明木板的傾角過大,重力沿斜面方向的 分力大于摩擦力。由乙圖可看出,只有當F達到一定值時,才會有加速度,說明平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。,4.(2018課標,23,9分)某同學用圖(a)

27、所示的裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)?？邕^光滑定滑輪的細線兩端分別與木塊和彈簧測力計相連,滑輪和木塊間的細線保持水平,在木塊上方放置砝碼。緩慢向左拉動水平放置的木板,當木塊和砝碼相對桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動時,彈簧測力計的示數(shù)即木塊受到的滑動摩擦力的大小。某次實驗所得數(shù)據(jù)在下表中給出,其中f4的值可從圖(b)中彈簧測力計的示數(shù)讀出。,圖(a) 圖(b) 圖(c),回答下列問題: (1)f4=N; (2)在圖(c)的坐標紙上補齊未畫出的數(shù)據(jù)點并繪出f-m圖線; (3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動摩擦因數(shù)及重力加速度大小g之間的關(guān)系式為f=,f-m圖線(直線

28、)的斜率的表達式為k=; (4)取g=9.80 m/s2,由繪出的f-m圖線求得=。(保留2位有效數(shù)字),答案(1)2.75(2)如圖所示 (3)(M+m)gg(4)0.40 解析本題考查物體的平衡、滑動摩擦力的計算及分析圖像的能力。,(1)由圖可知彈簧測力計的讀數(shù)為2.75 N。 (2)畫圖線時應(yīng)使盡可能多的點落在線上,不在線上的點應(yīng)均勻分布在線的兩側(cè)。 (3)以木塊和砝碼為研究對象,整體水平方向受木板的滑動摩擦力和細線的拉力,f=(M+m)g,整理得f=mg+Mg,故f-m圖線的斜率k=g。 (4)由圖知k=3.9 N/kg,故==0.40。,5.如圖甲所示,裝有兩個光電門的木板固定在水

29、平桌面上,帶有窄遮光片(寬度為d)的滑塊被一端固定的彈簧經(jīng)壓縮后彈開,依次經(jīng)過兩光電門。光電門有兩種計時功能,既可以記錄遮光片到達兩光電門的時間差t,又可以分別記錄遮光片在兩光電門處的遮光時間tA和tB。(在本題各次實驗中,滑塊運動到A前已脫離彈簧),甲,乙,(1)遮光片經(jīng)過光電門A時的速度大小為。(選用d、t、tA或tB表示) (2)利用實驗中測出的d、tA、tB和A、B間距s,寫出滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)表達式=。(重力加速度為g) (3)將光電門A固定,調(diào)節(jié)B的位置,每次都使滑塊將彈簧壓縮到同一位置O后由靜止釋放,記錄各次t值并測量A、B間距s,作出-t關(guān)系圖線,如圖 乙所示,該圖線縱軸

30、截距的物理意義是 ,利用該圖線可以求得滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為=。(重力加速度g=9.8 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),答案(1)(2) (3)遮光片經(jīng)過光電門A時的速度0.24(0.230.25均可),解析(1)利用遮光片通過光電門的平均速度代替瞬時速度,可得遮光片經(jīng)過光電門A時的速度大小為vA=,遮光片經(jīng)過光電門B時的速度 大小vB=。 (2)遮光片隨滑塊從光電門A運動到光電門B做勻減速直線運動,根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律有2as=-=-,根據(jù)牛頓第二定律有a=,-g,聯(lián)立解得=。,(3)由勻變速直線運動規(guī)律有s=vAt+at2,變形得到=vA+at,所以-t圖像 中,圖線的縱軸截距表示vA,即遮光片經(jīng)過光電門A時的速度,斜率表示 a=-g,解得=0.24。,