《2012届高三高考物理一轮复习实验验证牛顿运动定律演示文稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012届高三高考物理一轮复习实验验证牛顿运动定律演示文稿（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验：验证牛顿运动定律,考点,验证牛顿第二定律,1实验目的：验证牛顿第二定律，即物体的质量一定时， 加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比,控制变量,远大于,图 341,本实验第一部分保持小车的质量不变，改变 m 的大小，测 出相应的 a，验证 a 与 F 的关系；第二部分保持 m 不变，改变 M 的大小，测出小车运动的加速度 a，验证 a 与 M 的关系,3实验器材,打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木 板，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度 尺，砝码,4实验步骤及器材调整,(1)用天平测出小车和小桶的质量 M 和 m，把数值记录下来 (2)按图
2、 342 所示把实验器材安装好,图 342,(3)平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块 薄木板，反复移动其位置，直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上 保持匀速运动为止.,(4)将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小 车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上 标上号码,(5)保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量重复步骤(4)， 每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据 填写在表内,(6)建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在 坐标系上描点，画出相应的图线以验证 a 与 F 的关系. (7)保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增,减
3、砝码)，重复上述步骤(5)、(6)验证 a 与 M 的关系,5注意事项,(1)在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端 垫起，而垫起的位置要恰当在位置确定以后，不能再更换倾 角,(2)改变 m 和 M 的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近,打点计时器，而且先通电再放小车.,(3)每次利用纸带确定 a 时，应求解其平均加速度,6数据处理及误差分析,(1)该实验原理中 Tmg,1 1m/M,，可见要在每次实验中均要,求 Mm，只有这样，才能使牵引小车的牵引力近似等于砂及砂 桶的重力 (2)在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形 成的倾角既不能太大也不能太小，同时每次改变 M 时
4、，不再重 复平衡摩擦力 (3)在验证 a 与 M 的关系时，作图时应将横轴用 1/M 表示， 这样才能使图象更直观.,1(双选)(东莞五校 2011 届高三联考)某同学设计了一个探 究小车加速度 a 与小车所受拉力 F 及质量 m 关系的实验，图 343 为实验装置简图他想用钩码的重力表示小车受到的合 外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列哪两项,说法是正确的是(,),AC,A要平衡摩擦力 B实验时不需要平衡摩擦力 C钩码的重力要远小于小车的总重力 D实验进行时应先释放小车再接通电源,图 343,2用如图 344(甲)所示的实验装置来验证牛顿第二定,律，为消除摩擦力的影响，实验前必须
5、平衡摩擦力,图 344,(1)某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在 水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图 34 4(乙)，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止请问这位同 学的操作是否正确？如果不正确，应当如何进行？,答：_,_.,(2)如果这位同学先如(1)中的操作，然后不断改变对小车的 拉力 F，他得到 M(小车质量)保持不变情况下的 aF 图线是下 图中的_(将选项代号的字母填在横线上),(3)打点计时器使用的交流电频率 f50 Hz.图 345 是某 同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E 每两点之 间还有 4 个点没有标出写出用 s1、s2、s3、s
6、4 以及 f 来表示小 车加速度的计算式：a_.根据 纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为_m/s2(结 果保留两位有效数字),图 345,解析：(1)平衡摩擦力的要点是把有打点计时器的那一端适 当抬高，给小车一个初速度，小车能匀速下滑，则小车所受摩 擦力和小车的重力沿斜面向下的分力平衡，则可认为小车所受 绳子的拉力等于小车所受的合外力，达到平衡摩擦力的作用,热点 验证牛顿第二定律,【例 1】(广东五校 2011 届高三联考)某同学设计了一个探 究加速度 a 与物体所受合力 F 及质量 m 关系的实验，图 34 6 为实验装置简图(交流电的频率为 50 Hz，打点时间间隔为 0.02 秒)
7、,图 346,(1)图 347 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.(保留两位有效数字),图 347,(2)保持砂和砂桶质量不变，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)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，甲、乙两位同 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 348 所示图 348 甲中的图线上部出现了弯曲偏离了原 来的直线，其主要原因是_图 346 乙中的图线不通 过原点，其主要原是_.,图 348,(2)在验证小车
8、加速度 a 与小车质量 m 的关系时，为使图象 更直观，作图时应将横轴用 1/m 表示，即作加速度与小车质量 倒数之间的关系图象 (3)图348 甲中图线后半段偏离直线是没有满足砂和砂 桶的质量要远小于车的质量这个条件造成的；图 348 乙图 线存在明显的横截距，说明实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力 不充分,验证牛顿第二的实验一般都会利用打点计时器和,小车来进行，考察的重点是利用纸带运算加速度、平衡摩擦力 及误差分析,1(2011 年广州一模)用图 349 所示的实验装置来验证,牛顿第二定律,图 349,(1)为清除摩擦力的影响，实验前平衡摩擦力的具体操作为： 取下_，把木板不带滑轮的一端适当垫
9、高并反复调节，直 到轻推小车后，小车能沿木板做_运动,图 3410,答案：(1)砂桶,匀速直线,(2)描点、连线如图 15 所示,0.30(0.280.32 均可),图 15,热点 2,动力学实验新题型,【例 2】(2009 年全国卷)某同学为了探究物体在斜面上 运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图 3411. 长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上在平板 上标出 A、B 两点，B 点处放置一光电门，用光电计时器记录滑 块通过光电门时挡光的时间 图 3411,实验步骤如下：,用游标卡尺测量滑块的挡光长度 d，用天平测量滑块的质,量 m；,用直尺测量 A、B 之间的距离 s，A
10、 点到水平桌面的垂直,距离 h1，B 点到水平桌面的垂直距离 h2；,将滑块从 A 点静止释放；由光电计时器读出滑块的挡光,时间 t；,重复步骤 数次，并求挡光时间的平均值 t ；,利用所测数据求出摩擦力 f 和斜面倾角的余弦值 cos； 多次改变斜面的倾角，重复实验步骤做出 fcos,关系曲线,(1)用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为 g) 斜面倾角的余弦 cos_； 滑块通过光电门时的速度 v_； 滑块运动时的加速度 a_；,滑块运动时所受到的摩擦阻力 f_；,解析：(1)物块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动， 受重力、支持力、滑动摩擦力作用 根据三角形关系可得到,(2)测量滑块
11、挡光长度的游标卡尺读数如图 3412 所示， 读得 d_ .,图 3412,(2)在游标卡尺中，主尺上是 3.6 cm，在游标尺上恰好是第 2 条刻度线与主尺对齐，再考虑到卡尺是 10 分度，所以读数为 3.6 cm0.21 mm3.62 cm.,2(2010 年浙江温州十校联考)现要测定木块与长木板之间 的动摩擦因数，给定的器材如下：一倾角可以调节的长木板(如 图 3413)、木块、计时器一个、米尺,图 3413,(1)填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤：,让木块从斜面上方一固定点 D 从静止开始下滑到斜面底,端 A 处，记下所用的时间 t.,用米尺测量 D 与 A 之间的距离 s，则木
12、块的加速度 a,_.,用米尺测量长木板顶端 B 相对于水平桌面 CA 的高度 h 和长木板的总长度 L.设木块所受重力为 mg，木块与长木板之间 的动摩擦因数为，则木块所受的合外力 F_. 根据牛顿第二定律，可求得动摩擦因数的表达式 ,_，代入测量值计算求出的值.,改变_，重复上述测量和计算 求出的平均值,(2)在上述实验中，如果用普通的秒表作为计时器，为了减,少实验误差，某同学提出了以下的方案：,A选用总长度 L 较长的木板,B使长木板的倾角尽可能大一点 C选用质量较大的木块,D使木块从斜面开始下滑的起点 D 离斜面底端更远一些 其中合理的意见是_(填写代号),长木板的倾角(或长木板顶端距水平桌面的高度) (2)AD,解析：板 L 较长，测量的相对误差较小，下滑的时间长， 测量的相对误差也较小,
