实验四验证牛顿运动定律.ppt

实验四验证牛顿运动定律,四、实验步骤1用天平测出小车、砝码的质量M和小盘与砝码的总质量m，把数据记录下来2把实验器材安装好，平衡摩擦力3保持小车和砝码的质量不变，改变小盘和砝码的总质量m做5次实验4算出每条纸带对应的加速度的值5用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即小盘与砝码的总重力mg，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线6保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作出图线,五、实验结论加速度与合外力成正比，与质量成反比六、注意事项1在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动2每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出只有如此，小车受到的拉力才可视为等于小盘和砝码的总重力3改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车,4作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧5作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单位这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些七、误差来源1测量误差(1)质量的测量(2)打点间隔距离的测量2操作误差(1)拉线或纸带与木板不平行(2)倾斜角度不当，平衡摩擦力不准,3原理误差本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差,(2012韶关检测)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图341甲所示,实验原理、数据处理,(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图341乙所示计时器打点的时间间隔为0.02s从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离该小车的加速度a_m/s2.(结果保留两位有效数字)(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：,请根据实验数据在图342中作出aF的关系图象(3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点请说明主要原因,【解析】(1)由题意知T0.1s，x(3.683.52)102m根据xaT2，得a0.16m/s2.(2)根据图中数据，合理地设计横纵坐标的刻度值，使图线的倾斜程度不至于太大，也不至于太小，45左右为宜，由此确定F的范围从0设置到1N较合适，而a则从0到3m/s2较合适,(3)与纵坐标相交而不过原点，说明当不挂砝码时，小车仍有加速度，即未计入砝码盘的重力【答案】见解析,(2011山东高考)某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案如图343所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x.(空气阻力对本实验的影响可以忽略),与牛顿第二定律有关的探究实验,(1)滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为_(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为_(3)以下能引起实验误差的是_a滑块的质量b当地重力加速度的大小c长度测量时的读数误差d小球落地和滑块撞击挡板不同时,1在利用打点计时器和小车做“验证牛顿运动定律”的实验时，下列说法中正确的是()A平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动D小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车【解析】本题考查实验过程中应注意的事项，选项A中平衡摩擦力时，不能将砝码盘及盘内砝码(或小桶)通过细绳栓在小车上，A错；选项B、C、D符合正确的操作方法，B、C、D对【答案】BCD,2在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足Mm的条件，结果得到的图象应是图中的(),【答案】D,3(2010山东高考)某同学设计了如图344所示的装置来探究加速度与力的关系弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.,(1)木板的加速度可以用d、t表示为a_；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)_(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系下列图象能表示该同学实验结果的是_,(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是_a可以改变滑动摩擦力的大小b可以更方便地获取多组实验数据c可以比较精确地测出摩擦力的大小d可以获得更大的加速度以提高实验精度,【解析】(1)木板在绳子拉力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动，由dat2可知：a.为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是保持F1不变，重复实验多次测量d、t，取平均值(2)该实验原理与教材实验原理类似，同样需要满足木板的质量M远大于矿泉水瓶的质量m，此时可认为绳上的拉力FT近似等于弹簧秤示数F1.本实验中没有平衡摩擦力，但通过题意可知木板受到的摩擦力为F0，木板受到的合外力为(F1F0)图象反映的是a与F1的关系，而不是a与(F1F0)的关系，所以图象不过原点当F1增大时，即矿泉水瓶的质量m增大时，实验的前提条件不再满足，此时a越大，绳上的拉力FT就越小于弹簧秤示数F1，加速度增加得就越慢，图线向下弯曲，c正确,(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是可以更方便地获取多组实验数据和比较精确地测出摩擦力的大小，b、c说法是正确的两种实验方法都不能改变滑动摩擦力的大小，a错误；通过(2)中分析可以知道当加速度增大时，实验条件便不再满足，此时实验误差变大，d说法错误【答案】(1)2d/t2保持F1不变，重复实验多次测量，求平均值(2)c(3)b、c,4(2011重庆高考)某同学设计了如图345所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块，托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数.滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m，托盘和盘中砝码的总质量为m.实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2.,(1)为测量滑块的加速度a，须测出它在A、B间运动的_与_，计算a的运动学公式是_；(2)根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：amg他想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算.若要求a是m的一次函数，必须使上式中的_保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于_；(3)实验得到a与m的关系图346所示，由此可知_(取两位有效数字),5用如图347所示的实验装置可以探究加速度与力、质量的关系小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子)记为M，沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子)记为m.,(1)验证“在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比”从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打点纸带中计算得到多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度以合外力F为横轴、加速