专题17验证牛顿运动定律实验（原卷版）-2023届高考一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023 高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第三章 相互作用
专题 17 验证牛顿运动定律实验
第一部分 知识点精讲
一、基本原理与操作
原理装置图 操作要领
探究方法——控制变量法
(1)平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物
质量，无需重新平衡摩擦力)
(2)质量：重物的总质量远小于小车质量 (若
使用力传感器，或以小车与重物的系统为研
究对象无需满足此要求)
(3)要测量的物理量
① 小车与其上砝码的总质量(天平)
② 小车受到的拉力(约等于重物的重力)
③ 小车的加速度(根据纸带用逐差法或根据
光电门数据计算加速度)
(4)其他：细绳与长木板平行；小车从靠近打
点计时器的位置释放，在到达定滑轮前按住
小车，实验时先接通电源，后释放小车
二、数据处理和实验结论
1．探究加速度与力的关系
(1)根据多组(a，F)数据作出 aF 图象。
若图象是一条过原点的直线，可判断 a∝F。
(2)实际情况分析
① 图象解析式为 a＝·mg。
可见连接数据点和坐标系原点的直线斜率为。
若M为定值，则随着 m的增大，此斜率会减小 ，当 m不再远小于 M时，图象向下弯
曲。
②mg＝0时，小车具有非零的加速度 a，这说明平衡摩擦力过度。
③mg＝0时，a＝0；mg≠0时，a≠0。这说明摩擦力被平衡。
④ 当 mg 增大到某值时，小车才具有非零的加速度 a，这说明平衡摩擦力不足或没有
平衡摩擦力。
2．探究加速度与质量的关系
(1)根据多组(a，M)数据作出 aM 和a图象。
若a图象是一条过原点的直线，可判断 a∝。
(2)实际情况分析
① 图象解析式为 a＝·。
可见连接数据点和坐标系原点的直线斜率为。
若m为定值，则随着 M的减小，此斜率会减小，当 M不再远大于 m时，图象向下弯
曲。
②M无限增大时，小车具有非零的加速度 a，这说明平衡摩擦力过度。
③M无限增大时，a无限减小；M为有限值时，a≠0；M为无穷大时，a＝0。这说明
摩擦力被平衡。
④当M减小到某值时，小车才具有非零的加速度 a，这说明平衡摩擦力不足或没有平
衡摩擦力。
三、注意事项及误差分析
1．平衡摩擦力时不要挂小盘(FT＝0)，但应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初
速度，若小车匀速下滑，即打出的纸带点迹均匀，则表明小车与木板间的摩擦力跟它的重
力沿木板斜面方向的分力平衡，即 Mg sin θ＝μMg cos θ，化简得 μ＝tan θ。由此可见，实
验过程中只需平衡一次摩擦力，且垫块的位置确定以后不能移动。
2．平衡好摩擦力后挂上小盘。
对小车有 FT＝Ma
对小盘有 mg－FT＝ma
所以 FT＝＝，a＝
当m≪M时，可近似认为 FT＝mg，a＝
因此本实验的实验条件为 m≪M。
【创新领悟】
实验器
材的创新
2aL＝()2　F＝Ma＝·
实验方
法的
创新
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