《2012高三物理一轮复习 实验四《验证牛顿运动定律》课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012高三物理一轮复习 实验四《验证牛顿运动定律》课件（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验四验证牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律 过程分析导引过程分析导引实验典例精析实验典例精析实实验验四四验验证证牛牛顿顿运运动动定定律律知识要点归纳知识要点归纳知能优化演练知能优化演练知识要点归纳知识要点归纳实验实验目的目的1学会用控制学会用控制变变量法研究物理量法研究物理规规律律2验证验证牛牛顿顿运运动动定律定律3掌握利用掌握利用图图象象处处理数据的方法理数据的方法实验实验原理原理探究加速度探究加速度a与力与力F及及质质量量M的关系的关系时时，应应用的基本方法是控制用的基本方法是控制变变量法，即先控量法，即先控制一个参量制一个参量小小车车的的质质量量M不不变变，讨论讨论加速度加速度a与力与
2、力F的关系，再控制砝的关系，再控制砝码码和和小小盘盘的的质质量不量不变变，即力，即力F不不变变，改，改变变小小车质车质量量M，讨论讨论加速度加速度a与与M的关系的关系实验实验器材器材打点打点计时计时器、器、纸带纸带、复写、复写纸纸片、小片、小车车、一端附有定滑、一端附有定滑轮轮的的长长木板、小木板、小盘盘、砝、砝码码、夹夹子、子、细绳细绳、低、低压压交流交流电电源、源、导线导线、天平、天平(带带有一套砝有一套砝码码)、刻度尺、刻度尺过程分析导引过程分析导引一、一、实验实验步步骤骤1用天平用天平测测量小量小盘盘的的质质量量m0和小和小车车的的质质量量M0.2把一端附有滑把一端附有滑轮轮的的长长木
3、板放在木板放在实验实验桌上，并使滑桌上，并使滑轮轮伸出桌面，把打点伸出桌面，把打点计时计时器器固定在固定在长长木板上木板上远远离滑离滑轮轮的一端，的一端，连连接好接好电电路路图图3413平衡摩擦力：小平衡摩擦力：小车车的尾部挂上的尾部挂上纸带纸带，纸带纸带穿穿过过打点打点计时计时器的限位孔，将木板器的限位孔，将木板无滑无滑轮轮的一端稍微的一端稍微垫垫高一些，使小高一些，使小车车在不挂小在不挂小盘盘和砝和砝码码的情况下，能沿木板做的情况下，能沿木板做匀速直匀速直线线运运动动这样这样小小车车所受重力沿木板的分力与小所受重力沿木板的分力与小车车所受滑所受滑动动摩擦力平衡摩擦力平衡在保在保证证小小盘盘
4、和砝和砝码码的的质质量量远远小于小小于小车质车质量的条件下，可以近似量的条件下，可以近似认为认为小小盘盘和砝和砝码码的的总总重力大小等于小重力大小等于小车车所受的合外力的大小所受的合外力的大小4把小把小车车停在打点停在打点计时计时器器处处，挂上小，挂上小盘盘和砝和砝码码，先接通，先接通电电源，再源，再让让小小车车拖着拖着纸纸带带在木板上匀加速下滑，打出一条在木板上匀加速下滑，打出一条纸带纸带计计算小算小盘盘和砝和砝码码的重力，即的重力，即为为小小车车所所受的合外力，由受的合外力，由纸带计纸带计算出小算出小车车的加速度，并把力和的加速度，并把力和对应对应的加速度的加速度记录记录在在纸带纸带上上(
5、或表格中或表格中)5改改变变小小盘盘内砝内砝码码的个数，重复步的个数，重复步骤骤4，并多做几次，并多做几次6保持小保持小盘盘内的砝内的砝码码个数不个数不变变，在小，在小车车上放上砝上放上砝码码改改变变小小车车的的质质量，量，让让小小车车在在木板上滑木板上滑动动打出打出纸带纸带计计算砝算砝码码和小和小车车的的总质总质量量M，并由，并由纸带计纸带计算出小算出小车对应车对应的加速度的加速度7改改变变小小车车上砝上砝码码的个数，重复步的个数，重复步骤骤6，所，所对应对应的的质质量和加速度也需量和加速度也需记录记录二、数据二、数据处处理理1把小把小车车在不同力作用下在不同力作用下产产生的加速度填在下表中
6、：生的加速度填在下表中：实验实验次数次数加速度加速度a/(ms2)小小车车受力受力F/N1234由以上数据画出它的由以上数据画出它的aF关系关系图图象如象如图图342所示所示通通过过aF关系关系图图象，我象，我们们可以得出小可以得出小车车的加速度的加速度a与力与力F成正比成正比图图3422把不同把不同质质量的小量的小车车在相同力作用下在相同力作用下产产生的加速度填在下表中：生的加速度填在下表中：实验实验次数次数加速度加速度a/(ms2)小小车质车质量量M/kg1234图图343三、三、实验实验中中应应注意的事注意的事项项1一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调调
7、出一个合适的斜面，使小出一个合适的斜面，使小车车的重力的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小沿着斜面方向的分力正好平衡小车车受的摩擦阻力在平衡摩擦力受的摩擦阻力在平衡摩擦力时时，不要把，不要把悬悬挂小挂小盘盘的的细线细线系在小系在小车车上，即不要上，即不要给给小小车车加任何加任何牵牵引力，并要引力，并要让让小小车车拖着打点拖着打点的的纸带纸带运运动动2实验实验步步骤骤2、3不需要重复，即整个不需要重复，即整个实验实验平衡了摩擦力后，不管以后是改平衡了摩擦力后，不管以后是改变变小小盘盘和砝和砝码码的的总质总质量量还还是改是改变变小小车车和砝和砝码码的的总质总质量，都不需要重新平衡摩擦量，都不需要重新
8、平衡摩擦力力3每条每条纸带纸带必必须须在在满满足小足小车车与与车车上所加砝上所加砝码码的的总质总质量量远远大于小大于小盘盘和砝和砝码码的的总总质质量的条件下打出只有如此，小量的条件下打出只有如此，小盘盘和砝和砝码码的的总总重力才可重力才可视为视为小小车车受到的拉受到的拉力力4改改变变拉力和小拉力和小车质车质量后，每次开始量后，每次开始时时小小车应车应尽量靠近打点尽量靠近打点计时计时器，并器，并应应先先接通接通电电源，再放开小源，再放开小车车，且，且应应在小在小车车到达滑到达滑轮轮前按住小前按住小车车5作作图图象象时时，要使尽可能多的点在所作直，要使尽可能多的点在所作直线线上，不在直上，不在直线
9、线上的点上的点应应尽可能尽可能对对称分布在所作直称分布在所作直线线两两侧侧6作作图时图时两两轴标轴标度比例要度比例要选择选择适当各量适当各量须须采用国采用国际单际单位，位，这样这样作作图线图线时时，坐，坐标标点点间间距不至于距不至于过过密，密，误误差会小些差会小些7为为提高提高测测量精度，可以采取下列措施：量精度，可以采取下列措施：(1)应应舍掉舍掉纸带纸带上开上开头头比比较较密集的点，在后密集的点，在后边边便于便于测测量的地方找一个起点量的地方找一个起点(2)可以把每打五次点的可以把每打五次点的时间时间作作为时间单为时间单位，即从开始点起，每隔四个点位，即从开始点起，每隔四个点标标出一个出一
10、个计计数点，而相数点，而相邻计邻计数点数点间间的的时间间时间间隔隔为为T0.1秒秒四、四、误误差分析及差分析及实验实验改改进进1误误差分析差分析(1)质质量的量的测测量量误误差，差，纸带纸带上打点上打点计时计时器打点器打点间间隔距离的隔距离的测测量量误误差，拉差，拉线线或或纸带纸带不与木板平行等都会造成不与木板平行等都会造成误误差差(2)因因实验实验原理不完善造成原理不完善造成误误差：本差：本实验实验中用小中用小盘盘和砝和砝码码的的总总重力代替小重力代替小车车受到受到的拉力的拉力(实际实际上小上小车车受到的拉力要小于小受到的拉力要小于小盘盘和砝和砝码码的的总总重力重力)，存在系，存在系统误统误
11、差，小差，小盘盘和砝和砝码码的的总质总质量越接近小量越接近小车车的的质质量，量，误误差就越大；反之，小差就越大；反之，小盘盘和砝和砝码码的的总质总质量越小于小量越小于小车车的的质质量，量，误误差就越小差就越小(3)平衡摩擦力不准造成平衡摩擦力不准造成误误差：在平衡摩擦力差：在平衡摩擦力时时，除了不挂小，除了不挂小盘盘外，其他的都跟外，其他的都跟正式正式实验实验一一样样(比如要挂好比如要挂好纸带纸带、接通打点、接通打点计时计时器器)，匀速运，匀速运动动的的标标志是打点志是打点计时计时器打出的器打出的纸带纸带上各点的距离相等上各点的距离相等2实验实验改改进进本本实验实验中可以用气中可以用气垫导轨垫
12、导轨来代替来代替长长木板，木板，这样这样就省去了平衡小就省去了平衡小车车摩擦力的麻摩擦力的麻烦烦，小小车车的加速度也可以利用的加速度也可以利用传传感器，借助于感器，借助于计计算机来算机来处处理理实验典例精析实验典例精析(2009年高考上海卷年高考上海卷)如如图图344所示所示为为“用用DIS(位移位移传传感器、数据采集器、感器、数据采集器、计计算机算机)研究加速度和力的关系研究加速度和力的关系”的的实验实验装置装置题型一题型一实验原理和误差分析实验原理和误差分析例例例例1 1图图344(1)在在该实验该实验中必中必须须采用控制采用控制变变量法，量法，应应保持保持_不不变变，用，用钩码钩码所受的
13、重力所受的重力作作为为_，用，用DIS测测小小车车的加速度的加速度(2)改改变变所挂所挂钩码钩码的数量，多次重复的数量，多次重复测测量在某次量在某次实验实验中根据中根据测测得的多得的多组组数据可数据可画出画出aF关系关系图线图线(如如图图345所示所示)图图345分析此分析此图线图线的的OA段可得出的段可得出的实验结论实验结论是是_.(单选题单选题)此此图线图线的的AB段明段明显显偏离直偏离直线线，造成此，造成此误误差的主要原因是差的主要原因是()A小小车车与与轨轨道之道之间间存在摩擦存在摩擦B导轨导轨保持了水平状保持了水平状态态C所挂所挂钩码钩码的的总质总质量太大量太大D所用小所用小车车的的
14、质质量太大量太大【答案答案】(1)小小车车的的总质总质量量(或：小或：小车车的的质质量量)小小车车所受外力所受外力(或：外力、合外力或：外力、合外力)(2)在在质质量不量不变变的条件下，加速度与合外力成正比的条件下，加速度与合外力成正比C(2011年成都模年成都模拟拟)某某实验实验小小组组利用如利用如图图346所示的所示的实验实验装置来探究当装置来探究当合外力一定合外力一定时时，物体运，物体运动动的加速度与其的加速度与其质质量之量之间间的关系的关系题型二题型二实验数据的处理实验数据的处理例例例例2 2图图346(1)由由图图346中刻度尺中刻度尺读读出两个光出两个光电门电门中心之中心之间间的距
15、离的距离x24cm，由，由图图347中游中游标标卡尺卡尺测测得遮光条的得遮光条的宽宽度度d_cm.该实验该实验小小组组在做在做实验时实验时，将滑，将滑块块从从图图346所示位置由静止所示位置由静止释释放，由数字放，由数字计时计时器可以器可以读读出遮光条通出遮光条通过过光光电门电门1的的时间时间t1，遮光条通，遮光条通过过光光电门电门2的的时间时间t2，则则滑滑块经过块经过光光电门电门1时时的瞬的瞬时时速度的速度的表达式表达式v1_，滑，滑块经过块经过光光电门电门2时时的瞬的瞬时时速度的表达式速度的表达式v2_，则则滑滑块块的加速度的表达式的加速度的表达式a_.(以上表达式均用字母表示以上表达式
16、均用字母表示)图图347(2)在本次在本次实验实验中，中，实验实验小小组组通通过过改改变变滑滑块质块质量量总总共做了共做了6组实验组实验，得到如表所示，得到如表所示的的实验实验数据通数据通过过分析表中数据后，你得出的分析表中数据后，你得出的结论结论是是_m(g)a(m/s2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)现现需通需通过图过图象象进进一步一步验证验证你的你的结论结论，请请利用表格数据，在利用表格数据，在图图347所示坐所示坐标标系中描点作出相系中描点作出相应图应图象象【解析解析】(1)由由图图可知：可知：d5mm0.1mm25.2mm0.52cm.图图348(2)在合外力不在合外力不变变的情况下，物体运的情况下，物体运动动的加速度跟物体的的加速度跟物体的质质量成反比，当合外力量成反比，当合外力一定一定时时，在，在误误差允差允许许的范的范围围内，物体内，物体质质量和加速度的乘量和加速度的乘积积近似相等近似相等(3)如如图图348所示所示知能优化演练知能优化演练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按
