高考物理大一轮复习 实验四 验证牛顿第二定律课件 新人教版.ppt

考点一实验操作及注意事项 考点二数据处理及误差分析 考点三创新实验设计 考点 高三物理一轮复习 实验四验证牛顿第二定律 实验目的1 学会用控制变量法研究物理规律 2 验证牛顿第二定律 3 掌握利用图象处理数据的方法 实验原理探究加速度a与力f及质量m的关系时 应用的基本方法是控制变量法 即先控制一个参量 小车的质量m不变 讨论加速度a与力f的关系 再控制砝码和小盘的质量不变 即力f不变 改变小车质量m 讨论加速度a与m的关系 实验器材打点计时器 纸带 复写纸片 小车 一端附有定滑轮的长木板 小盘 砝码 夹子 细绳 低压交流电源 导线 天平 带有一套砝码 刻度尺 实验步骤1 用天平测量小盘的质量m0和小车的质量m0 2 把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面 把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端 连接好电路 3 平衡摩擦力 在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板 反复移动薄木板的位置 直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态 这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向上的分力平衡 4 把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘 小盘里放砝码 先接通电源再放开小车 打点计时器在纸带上打下一系列的点 计算小盘和砝码的重力 在小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下 可以认为等于小车所受的合外力 由纸带计算出小车的加速度 并把力和对应的加速度填入表 一 中 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 计算砝码和小车的总质量 m 并由纸带计算出小车对应的加速度 7 改变小车上砝码的个数 重复步骤6 并将所对应的质量和加速度填入表 二 中 表 一 表 二 数据处理1 由表 一 中数据画出a f关系图象如右图所示 通过a f关系图象 我们可以得出小车的加速度a与力f成正比 2 摩擦力平衡不准确造成误差 在平衡摩擦力时 除了不挂小盘外 其他的均与正式实验一样 比如要挂好纸带 接通打点计时器 匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各相邻两点间的距离相等 3 质量的测量误差 纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差 细绳或纸带不与木板平行等都会引起误差 注意事项1 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做匀速直线运动 2 整个实验平衡了摩擦力后 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 3 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得出 只有如此 小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力 4 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 且应在小车到达定滑轮前按住小车 5 作图象时 要使尽可能多的点在所作直线上 不在直线上的点应尽可能对称地分布在所作直线两侧 6 作图时两轴标度比例要适当 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 7 为提高测量精度 1 应舍掉纸带上开头比较密集的点 在后边便于测量的地方找一个起点 2 可以把每打五次点的时间作为时间单位 即从开始点起 每五个点标出一个计数点 则相邻计数点间的时间间隔为t 0 1s 例1 下图为 验证牛顿第二定律 的实验装置示意图 砂和砂桶的总质量为m 小车和砝码的总质量为m 实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小 考点一实验操作及注意事项 1 实验中 为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合力 先调节长木板一端滑轮的高度 使细线与长木板平行 接下来还需要进行的一项操作是 a 将长木板水平放置 让小车连着已经穿过打点计时器的纸带 给打点计时器通电 调节m的大小 使小车在砂和砂桶的牵引下运动 从打出的纸带判断小车是否做匀速运动b 将长木板的一端垫起适当的高度 让小车连着已经穿过打点计时器的纸带 撤去砂和砂桶 给打点计时器通电 轻推小车 从打出的纸带判断小车是否做匀速运动c 将长木板的一端垫起适当的高度 撤去纸带以及砂和砂桶 轻推小车 观察判断小车是否做匀速运动 答案 b 考点一实验操作及注意事项 2 实验中要进行质量m和m的选取 以下最合理的一组是 a m 200g m 10g 15g 20g 25g 30g 40gb m 200g m 20g 40g 60g 80g 100g 120gc m 400g m 10g 15g 20g 25g 30g 40gd m 400g m 20g 40g 60g 80g 100g 120g 1 要使细线对小车的拉力等于小车所受的合力 应将长木板远离定滑轮的一端垫起 使小车所受重力沿木板向下的分力与小车及纸带所受摩擦力平衡 b正确 2 要使砂和砂桶的总重力的大小作为细线对小车拉力的大小 必须使m m c正确 解析 答案 c 考点一实验操作及注意事项 3 下图是实验中得到的一条纸带 a b c d e f g为7个相邻的计数点 相邻的两个计数点之间还有四个点未画出 量出相邻的计数点之间的距离分别为 xab 4 22cm xbc 4 65cm xcd 5 08cm xde 5 49cm xef 5 91cm xfg 6 34cm 已知打点计时器的工作频率为50hz 则小车的加速度a m s2 保留两位有效数字 解析 答案 图片显 隐 0 42 考点一实验操作及注意事项 例2 2015 吉林实验中学检测 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 图甲为实验装置简图 交流电的频率为50hz 1 图乙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 考点二数据处理及误差分析 考点二数据处理及误差分析 解析 考点二数据处理及误差分析 3 保持小车质量m不变 改变砂和砂桶质量m 该同学根据实验数据作出了加速度a随合力f变化的图线如图丁所示 该图线不通过原点 其主要原因是 解析 答案 1 3 2 2 图见解析正比关系 3 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分 考点二数据处理及误差分析 例3 2014 高考新课标全国 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 考点三创新实验设计 考点三创新实验设计 1 根据该同学的结果 小车的加速度与钩码的质量成 填 线性 或 非线性 关系 2 由图乙可知 a m图线不经过原点 可能的原因是 1 由描点作图可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系 2 由图象可知 当小车加速度为0时 砝码质量不为0 说明此时存在摩擦力 3 对小车受力分析 有ft ff ma mg ft ma 解析 考点三创新实验