高考物理复习三章牛顿运动定律实验探究作用力和反作用力的关系创新学案

1 实验5 探究作用力和反作用力的关系(必考)

[考纲解读] (1)会通过实验探究作用力和反作用力之间的关系。(2)体验用力传感器研究作用力与反作用力关系的方法。

1.用弹簧测力计探究作用力与反作用力的关系

如图甲所示，任取A、B两个弹簧测力计，使两挂钩钩住，B固定，A用手拉着。弹簧测力计A受到B的拉力FBA，弹簧测力计B受到A的拉力FAB。读出此时两个弹簧测力计的示数FA和FB，比较FA和FB的大小和方向。

如图乙所示，将两个弹簧测力计挂钩钩住，B连接一块木块，A用手拉着。探究在水平方向运动时，FA和FB的大小和方向。将拉动方向改为竖直方向，如图丙所示，重复上述探究。

2.用力传感器探究作用力与反作用力的关系

如图丁所示，用两只力传感器钩住对拉。从计算机屏幕上所显示的力和时间关系图线中读出不同时刻两只力传感器间的相互作用力FA和FB，比较FA和FB的大小和方向。

弹簧测力计3个、包装用泡沫塑料若干、小刀1把、木块1块、力传感器2只、数据采集器1台及计算机 2 1台。

1.用弹簧测力计探究作用力与反作用力的关系

(1)探究静止状态时物体间的作用力与反作用力。

①取其中两个弹簧测力计A、B连接在一起，B固定，A用手拉着。在表中记下此时两弹簧测力计的示数FA和FB。加大对A的拉力，重复实验多次。实验中注意观察作用力与反作用力的方向及两弹簧测力计示数变化是否有先后。

②若FA和FB大小不等，可尝试以下步骤：将弹簧测力计A与弹簧测力计C互拉，根据各次实验中FA的大小记下对应的弹簧测力计C示数FA′；将弹簧测力计B与弹簧测力计C互拉，根据各次实验中FB的大小记下对应的弹簧测力计C示数FB′。比较FA′与FB′的大小关系。

(2)增加弹簧测力计的“记忆功能”，即在弹簧测力计的指针下面放上一点泡沫塑料。

(3)探究沿水平方向运动时物体间作用力与反作用力。

①将具有“记忆功能”的弹簧测力计A和B挂钩连接在一起，弹簧测力计B连接一块小木块，用手拉A使木块运动一段时间后停下来。根据泡沫塑料的位置读出两弹簧测力计的最大示数FA和FB，记录在表中。实验中要注意观察作用力与反作用力的方向。

②若FA和FB大小不等，则可保持泡沫塑料的位置不变，将弹簧测力计A和B分别与弹簧测力计C互拉，直至A、B两弹簧测力计的示数分别为FA和FB，记下弹簧测力计C的示数FA′和FB′。比较FA′与FB′的大小关系。

③以不同运动状态(匀速直线运动和加速运动)重复实验多次，记下相应数据。

(4)探究沿竖直方向运动时物体间作用力与反作用力。重复(3)中步骤。

2.用力传感器探究作用力与反作用力的关系

(1)探究静止状态时物体间的作用力与反作用力。

①取A、B两只力传感器，使两挂钩钩住，B固定，A用手拉着。以不同力拉A一段时间，通过数字化实验系统记录两传感器间的相互作用力FA和FB随时间变化的图线。

②仔细观察FA和FB所对应的两条曲线，比较不同时刻FA和FB大小是否相等。实验中观察体会作用力与反作用力的方向。

③任取8个时刻，结合图线读出这些时刻两只传感器的相互作用力FA和FB，并将所取时刻和对应的FA和FB的值填入表中。

(2)探究沿水平方向运动时物体间的作用力与反作用力。重复(1)中步骤。

(3)探究沿竖直方向运动时物体间的作用力与反作用力。重复(1)中步骤。

考点一 实验原理和操作

3 1.使用弹簧测力计前，应先调节指针指零刻。

2.弹簧测力计对拉时作用力要在同一直线上。

3.实际的弹簧测力计往往存在一定的示值误差。发现两弹簧测力计示数不等既不能“视而不见”也不能“武断定论”。

4.将弹簧测力计A和B分别与弹簧测力计C互拉，通过与C的示数比较确定两弹簧测力计拉力是否相等，是一种“等效替代”的方法。

5.同一实验步骤中，泡沫塑料位置必须保持不变。

6.用传感器进行实验时，也需要调零。

7.用传感器对拉时要使作用力在同一直线上。

1.如图所示，利用弹簧测力计探究作用力与反作用力关系的实验中：

(1)(多选)关于实验以下说法正确的是________。

A.若滑块静止不动，则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小相等

B.若滑块做匀速直线运动，则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小相等

C.若滑块做匀加速直线运动，则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小不相等

D.若滑块做变加速直线运动，则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小不相等

(2)如图所示，在弹簧测力计的指针下面放上一点泡沫塑料的作用是________。

A.为了增大指针受到的阻力

B.可以帮助我们记录下指针示数的最大值

C.防止指针与弹簧测力计外壳间的摩擦

D.防止测的力超过弹簧测力计的测量范围

解析 (1)弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小关系与运动状态无关，作用力与反作用力总是大小相等。故选项A、B正确。(2)在弹簧测力计的指针下面放上一点泡沫塑料，可以做成带“记忆功能”的弹簧测力计，在实验中泡沫塑料停在拉力最大的位置上，方便我们记录指针示数。故选项B正确。

答案 (1)AB (2)B

2.如图所示，小孙同学用力传感器A和B做“探究作用力与反作用力的关系”实验，当用A匀速拉动固定在滑块上的B时( ) 4

A.A对应示数比B大 B.B对应示数比A大

C.A和B对应示数有时不相等 D.A和B对应示数任何时刻都相等

解析 根据牛顿第三定律，A对B的作用力和B对A的作用力是作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，故A和B对应示数任何时刻都相等，故D正确，A、B、C错误。

答案 D

考点二 实验数据处理及误差分析

1.数据处理

设计表格，记录实验中的数据，对比两个力的大小和方向。

2.误差分析

(1)除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差。

(2)用两个弹簧测力计或者传感器对拉时作用力不在同一直线上，导致读数不同。

1.关于用弹簧测力计“探究作用力与反作用力关系”的实验，与减小实验误差无关的操作是( )

A.实验时，两个弹簧测力计的拉力方向应与弹簧轴线方向一致

B.在探究运动过程中的规律时，要保证弹簧测力计做匀速直线运动

C.检查指针是否对齐零刻度线

D.使用之前，最好轻轻拉几次弹簧测力计的挂钩，避免弹簧被壳子卡住

解析 实验时，两个弹簧测力计的拉力方向应与弹簧轴线方向一致，否则容易造成弹簧与外壳之间阻力增大，影响实验测量，选项A正确，D正确；作用力与反作用力的大小关系与运动状态无关，所以B错误；如果指针在零刻度线以上或者以下，这时候没有把指针调节至0，就会产生误差，在零刻度线以上，测出来的力比实际的力小，反之在零刻度线以下，测出来的力比实际的力大，所以选项C正确。故与减小误差无关的是选项B。

答案 B

2.在探究作用力与反作用力关系的实验中，其中A、B是两个力传感器。

(1)如图甲所示是对拉的两个传感器，传感器显示两钩子受力随时间变化的图象如图乙所示。

根据图象得出的结论是：

①____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________； 5 ②____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

(2)如图丙所示，将B固定在木块C上，放开木块，用A拉B向右运动，上述结论是否仍成立？

____________________________________________________________________。

解析 (1)从题图中可以看出，两个力传感器的示数大小始终相等，而且是同时产生同时消失同时变化。

(2)作用力与反作用力的大小关系与运动状态无关，所以结论成立。

答案 (1)作用力与反作用力大小相等 作用力与反作用力同时产生同时消失

(2)成立

3.(2020·浙江9月选考测试)在“探究作用力与反作用力的关系”实验中，某同学用两个力传感器进行实验。

(1)将两个传感器按图甲方式对拉，在计算机屏上显示如图乙所示，横坐标代表的物理量是________，纵坐标代表的物理量是________。

(2)由图乙可得到的实验结论是( )

A.两传感器间的作用力与反作用力大小相等

B.两传感器间的作用力与反作用力方向相同

C.两传感器间的作用力与反作用力同时变化

D.两传感器间的作用力与反作用力作用在同一物体上

答案 (1)时间(t) 力(F) (2)AC 6 高考理综物理模拟试卷

注意事项：

1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题

1．如图所示，将一个内、外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁。现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落，从A点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是( )

A．小球在半圆形槽内运动的全过程中，小球与槽组成的系统在水平方向上动量守恒

B．小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球处于失重状态

C．小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒

D．小球从下落到从右侧离开槽的过程中机械能守恒

2．某交变电路如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为5：1，Rl=30Ω，R2=20Ω。一示波器接在电阻R1两端，示波器上的电压变化图象如图乙所示。电压表与电流表均为理想电表，不计示波器的电流对电路的影响，下列说法正确的是

A．电压表的示数为53.1V

B．电流表的示数为0.2A

C．原线圈的输入电压u=250sin50πt(V)

D．电阻R2消耗的电功率为15W

3．关于物体的内能，下列说法正确的是

A．温度高的物体一定比温度低的物体内能大

B．内能与物体的温度有关，所以0℃的物体内能为零

C．物体的温度升高，则组成物体的每个分子的动能都增大