2024年高考物理一轮复习专题02验证牛二测动摩擦因数含解析.docVIP

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验证牛二测动摩擦因数

【纲要导引】

验证牛二属于高考力学试验的常考题型，测动摩擦因数可借助同样的器材进行测量。考题对应考法多变，难度中等，须要同学们理清考法和对应试验结论。

【点拨练习】

考点一常规试验验证牛顿其次定律

1.平衡摩擦

方法：平衡摩擦力时，小车连接纸带，不挂m，轻推小车，纸带上打出等间距的点。

缘由分析：1．平衡摩擦力过度2．遗忘把砝码盘质量计入动力

缘由分析:平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力

2.试验条件

平衡摩擦力后，取M为探讨对象，主观上把mg当作小车的动力可得：

而事实上：对m得：，对M得：。合并得：，故实测值比理论值小

试验要求，后期图象的弯折缘由分析：此时不满意。

不满意时，为了得到线性的图像，可以把m和M系统当做探讨对象，每次取下作为动力的钩码或砝码后放入小车以保持系统总质量不变。依据得故斜率不变。

1．【12年全国】图1为验证牛顿其次定律的试验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的沟通电源，打点的时间间隔用△t表示。在小车质量未知的状况下，某同学设计了一种方法用来探讨“在外力肯定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。

（1）完成下列试验步骤中的填空：

①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列的点。

②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。

③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m。

④按住小车，变更小车中砝码的质量，重复步骤③。

⑤在每条纸带上清楚的部分，每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1，s2，…．求出与不同m相对应的加速度a。

⑥以砝码的质量m为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上做出﹣﹣m关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m处应成关系（填“线性”或“非线性”）。

（2）完成下列填空：

（ⅰ）本试验中，为了保证在变更小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满意的条件是。

（ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3．a可用s1、s3和△t表示为a＝。图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的状况，由图可读出s1＝mm，s3＝mm．由此求得加速度的大小a＝m/s2。

（ⅲ）图3为所得试验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为，小车的质量为。

【答案】（1）间隔匀称；线性。

（2）（ⅰ）远小于小车及其所载砝码总质量。（ⅱ）；24.2mm；47.2mm；1.15；（ⅲ），

【解析】（1）①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔匀称。

⑥由a＝，故＝+，故与m成线性关系。

（2）（ⅰ）设小车的质量为M，小吊盘和盘中物块的质量为m，设绳子上拉力为F，

以整体为探讨对象有mg＝（m+M）a

解得a＝

以M为探讨对象有绳子的拉力F＝Ma＝mg

明显要有F＝mg必有m+M＝M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于小吊盘和盘中物块的重力。所以为了保证在变更小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应当远小于小车及其所载砝码总质量。

（ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。

由匀变速直线运动的推论得：△x＝aT2

即s3﹣s1＝2a（5△t）2

a＝

图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的状况，由图可读出s1＝24.2mm，s3＝47.2mm。

由此求得加速度的大小a＝＝1.15m/s2。

（ⅲ）设小车质量为M，小车受到外力为F，由牛顿其次定律有F＝（m+M）a；

所以，＝+

所以，﹣m图象的斜率为，故F＝，纵轴截距为b＝＝kM，

所以，M＝

2．【12年安徽】图1为“验证牛顿其次定律”的试验装置示意图．砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M．试验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．

（1）试验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调整长木板一滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还须要进行的一项操作是

A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调整m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带推断小车是否做匀速运动．

B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带推断小车是否做匀速运动．

C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，视察推断小车是否做