高考物理一轮复习 实验4 验证牛顿运动定律课件.ppt

必考部分 第三章牛顿运动定律 实验四验证牛顿运动定律 网控基础点读读有底气 重视实验操作提高实验技巧 3 平衡摩擦力 小车的尾部挂上纸带 纸带穿过打点计时器的限位孔 将木板无滑轮的一端稍微垫高一些 使小车在不挂小盘和砝码的情况下 能沿木板做匀速直线运动 这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受摩擦力平衡 在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下 可以近似认为小盘和砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小 4 把小车停在打点计时器处 挂上小盘和砝码 先接通电源 再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑 打出一条纸带 5 改变小盘内砝码的个数 重复步骤 4 并多做几次 6 保持小盘内的砝码个数不变 在小车上放上砝码改变小车的质量 让小车在木板上滑动打出纸带 7 改变小车上砝码的个数 重复步骤 6 三 注意事项1 平衡摩擦力 在平衡摩擦力时 不要把悬挂小盘的细绳系在小车上 即不要给小车加任何牵引力 并要让小车拖着纸带匀速运动 平衡了摩擦力后 不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量 都不需要重新平衡摩擦力 2 实验条件 每条纸带都必须在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出 只有如此 小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力 3 作图 作图时 两坐标轴的比例要适当 要使尽可能多的点落在所作直线上 不在直线上的点应尽可能对称地分布在所作直线两侧 研细核心点练透实验题 调研1 在探究物体的加速度a与物体所受外力f 物体质量m间的关系时 采用如图所示的实验装置 小车及车中砝码的总质量用m表示 盘及盘中砝码的总质量用m表示 1 当m与m的大小关系满足 时 才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力 考点一 实验原理与操作 试题调研 1 本实验的两个关键步骤 一是正确平衡摩擦力 二是保证盘及盘中砝码的总质量远小于车及车中砝码的总质量 2 计算加速度时 为减小偶然误差 应采用逐差法 名师归纳点题破疑 1 1 如图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图 1 平衡小车所受阻力的操作 取下 把木板不带滑轮的一端垫高 接通打点计时器电源 经推小车 让小车拖着纸带运动 如果打出的纸带如图乙所示 则应 填 减小 或 增大 木板的倾角 反复调节 直到纸带上打出的点迹 为止 类题练熟 2 图丙为研究 在外力一定的条件下 物体的加速度与其质量的关系 时所得的实验图象 横坐标m为小车上砝码的质量 设图中直线的斜率为k 在纵轴上的截距为b 若牛顿定律成立 则小车受到的拉力为 小车的质量为 调研2 某实验小组利用如图所示的实验装置来探究当合外力一定时 物体运动的加速度与其质量之间的关系 考点二 数据处理与误差分析 试题调研 1 由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离x 24cm 由图中游标卡尺测得遮光条的宽度d cm 该实验小组在做实验时 将滑块从如图所示位置由静止释放 由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间 t1 遮光条通过光电门2的时间 t2 则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表述式v1 滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2 则滑块的加速度的表达式a 以上表达式均用字母表示 2 在本次实验中 实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验 得到如表所示的实验数据 通过分析表中数据后 你得出的结论是 3 现需通过图象进一步验证你的结论 请利用表格数据在如图所示坐标系中描点作出相应图象 物理实验数据一般以表格的形式来呈现 但对数据的处理有公式法和图象法两种 利用图象法处理实验数据更直观 更简洁 同时也能修正实验的偶然误差 作图象时应注意以下几点 根据物理规律判断图线应是直线还是曲线 根据给出的数据在坐标纸上选择合适的坐标轴及标度 根据数据在坐标系中找出正确的坐标点 用平滑的线将找到的坐标点连接 偏离较远的点应舍去不用 偏离较近的点应均分在线的两侧 不要画成折线 也不应把线画得过粗 名师归纳点题破疑 2 1 某同学利用图甲所示的实验装置 探究物块在水平桌面上的运动规律 物块在重物的牵引下开始运动 重物落地后 物块再运动一段距离停在桌面上 尚未到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开始 每5个点取1个计数点 相邻计数点间的距离如图乙所示 打点计时器电源的频率为50hz 类题练熟 1 通过分析纸带数据 可判断物块在两相邻计数点 和 之间某时刻开始减速 2 计数点5对应的速度大小为 m s 计数点6对应的速度大小为 m s 保留三位有效数字 3 物块减速运动过程中加速度的大小为a m s2 若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数 g为重力加速度 则计算结果比动摩擦因数的真实值 填 偏大 或 偏小 调研3 1 图甲是探究加速度与力 质量关系的实验示意图 根据某次实验记录的数据 作出a f图线如图乙所示 图线不经过原点的原因是 平衡摩擦力时 主要是平衡了 之间及 之间的摩擦 考点三 实验改进与创新 试题调研 2 几位同学分析所得到的a f图线不是一条直线的原因后 重新设计了一个实验如图丙所示 滑块m放在气垫导轨上 并在滑块上固定一个速度传感器 力传感器固定在另一水平台面上 分别与两台电脑相连 气垫导轨连上气泵并调成水平 多次改变钩码m的质量 由速度和力传感器可以得到多组不同的加速度a 力f的值 则下列说法中正确的是 解析 1 在力f 0时加速度不为零 说明平衡摩擦力时木板垫得太高 倾角太大 平衡摩擦力主要是平衡小车与木板间以及纸带与打点计时器间的摩擦力 2 力传感器测的力小于钩码和动滑轮重力之和的一半 在本实验中钩码和小车的质量关系对实验结果的准确性没有影响 b错 滑轮的质量对实验结果的准确性没有影响 c错 当钩码和动滑轮的质量之和比小车质量大得多时小车加速度会大于g d错 答案 1 平衡摩擦力时木板倾角太大小车与木板纸带与打点计时器 2 a 本题创新点分析 1 实验器材创新 在本实验中 气垫导轨替代了长木板 由于阻力很小 可以不用平衡摩擦力 用力传感器替代了托盘及砝码 这样就消除了本实验中存在的系统误差 用速度传感器替代了纸带 2 数据处理创新 由于使用了速度传感器 测出的速度可以用计算机绘制成v t图象 直接得到加速度 减小了直接测量带来的偶然误差 名师归纳点题破疑 3 1 2014 新课标全国卷 某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图 如图乙所示 实验中小车 含发射器 的质量为200g 实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮 小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到 回答下列问题 类题练熟 1 根据该同学的结果 小车的加