2024届高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律课件

这是一份2024届高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律课件，共22页。PPT课件主要包含了低压交流电源，匀速直线，接通电源，释放小车，远小于，不需要等内容，欢迎下载使用。
1.实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、托盘、夹子、细绳、________________、导线、天平、刻度尺、砝码. 
2.实验过程(1)称量质量：用天平测量托盘的质量m0和小车的质量M0.(2)仪器安装：按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂托盘的细线系在小车上(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，使小车在斜面上做____________运动.(4)操作过程：①把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂托盘，托盘里放砝码，先________再_________，取纸带，编号码. ②保持小车的质量M0不变，改变托盘中砝码的质量，重复步骤①.由纸带计算出小车的加速度，并把力和对应的加速度填入设计的表格中.③保持托盘和砝码质量m不变，改变小车和砝码的总质量M，重复以上步骤.并将所对应的质量和加速度填入设计的表格中.
3.注意事项(1)平衡摩擦力：平衡摩擦力时小车不要挂托盘，平衡后挂托盘无须再平衡.(2)实验条件：M≫m.用弹簧测力计或传感器直接测拉力时无须满足此条件.(3)一先一后：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，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车.
命题一　课标教材原型实验　[基础考查]例1　(2022年深圳模拟)某同学设计了一个验证加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图甲为实验装置简图.(交流电的频率为50 Hz)
(1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2.(结果保留2位有效数字) (2)保持桶内砝码的质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据，如何利用这些数据才能比较直观地确定小车加速度a与质量m之间的关系呢?____________________________________________________________. 
(3)保持小车的质量不变，改变桶内砝码的质量，A、B两位同学根据实验数据分别作出了加速度a随合力F的变化图线如图丙、丁所示，图丙中的图线上部出现了弯曲并偏离原来的直线，其主要原因是______________________________________；若从小车中取出砝码放入桶中，并以桶、桶中的砝码、车和车中的砝码整体为研究对象，图线上部________(填“会”或“不会”)弯曲并偏离原来的直线，图丁中的图线不通过原点，其主要原因是________________________________________. 
桶和桶内砝码的质量没有远小于车的质量　
实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分
变式1　某实验小组利用图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)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块和木块上砝码的总质量. 
(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套如图所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线.设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲 ______m乙，μ甲 ____ μ乙.(两空均选填“大于”“小于”或“等于”) 
命题二　拓展创新实验　[能力考查]实验创新方向
例2　(2022年广东模拟)小华同学设计如图甲的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”创新实验.实验操作步骤如下：
a.挂上托盘和适量砝码，改变长木板的倾角，让带遮光片的小车沿长木板匀速下滑.b.取下砝码盘和砝码，读出砝码的质量为m，小车和遮光片的总质量为M.让小车从靠近滑轮处沿长木板下滑，测出加速度a.c.改变砝码质量和木板倾角，多次测量，作出a－mg图像，得出a－mg的关系.(g为重力加速度)
(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为______cm. (2)在步骤a调节长木板倾角，让小车匀速下滑时，发现通过光电门A的时间大于通过光电门B的时间，应_______(填“增大”或“减小”)长木板倾角. (3)该实验方案__________(填“需要”或“不需要”)满足M≫m. (4)在如图A、B、C、D四个选项中，与该实验操作对应的a－mg图像应为________. 
A B C D
【解析】(1)20分度的游标卡尺的精度为0.05 mm，遮光片的宽度为d＝5 mm+4×0.05 mm＝5.20 mm＝0.520 cm.(2)小车通过光电门A的时间大于通过光电门B的时间，说明小车做加速运动，重力的分力大于滑动摩擦力，为了保证小车匀速下滑，则应减小长木板的倾角.(3)实验第一步为挂上总质量为m1的托盘和适量砝码，改变长木板的倾角θ后，让质量为M的带遮光片的小车沿长木板匀速下滑，有Mgsin θ＝f+m1g，第二步为取下砝码盘和砝码，让小车从靠近滑轮处沿长木板加速下滑，有Mgsin θ－f＝m1g＝Ma，由此可知本实验利用等效替代法测出了小车的合外力为m1g，故不需要满足M≫m.
变式2　(2021年全国卷Ⅰ)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为α的斜面(已知sin α＝0.34，cs α＝0.94)，小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示.该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔ΔT＝0.20 s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i＝1，2，3，4，5)，如下表所示.