福建省2012届高中物理第一轮总复习 第3章第4讲实验：验证牛顿运动定律课件鲁科版 新课标

1、牛顿运动定律牛顿运动定律4实验实验:验证牛顿运动验证牛顿运动定律定律第三章一、实验目的一、实验目的运用控制变量法探究物体的加速运用控制变量法探究物体的加速度与质量及所受到的合外力之间的关系；度与质量及所受到的合外力之间的关系；学会运用图象法处理两个物理量之间的学会运用图象法处理两个物理量之间的关系关系.二、实验原理二、实验原理1.在气垫导轨上用滑块通过光电门在气垫导轨上用滑块通过光电门来测量和验证来测量和验证.(1)通过气垫导轨上的前、后光电门通过气垫导轨上的前、后光电门读出滑块通过时间，使用游标卡尺测量读出滑块通过时间，使用游标卡尺测量滑块挡光片宽度，因而可测量滑块通过滑块挡光片宽度，因而可

2、测量滑块通过前、后光电门处的两个瞬时速度；再运前、后光电门处的两个瞬时速度；再运用公式求解滑块加速度用公式求解滑块加速度.22212vvas(2)运用图象法验证两个物理量之间的关运用图象法验证两个物理量之间的关系时，可利用正比例函数知识系时，可利用正比例函数知识.a.保持小车质量不变，若得到的小车加保持小车质量不变，若得到的小车加速度速度a与合外力与合外力F的关系图线是通过原点的直的关系图线是通过原点的直线，则说明加速度线，则说明加速度a与合外力与合外力F之间成正比；之间成正比；b.保持小车所受合外力不变，若得到的保持小车所受合外力不变，若得到的小车加速度小车加速度a与质量与质量m的倒数值之间

3、关系图线的倒数值之间关系图线是通过原点的直线，则说明加速度是通过原点的直线，则说明加速度a与质量与质量m之间成反比之间成反比.2.在长木板上利用外力拉小车，通过在长木板上利用外力拉小车，通过“纸带法纸带法”验证（见下述验证（见下述“问题问题”）.三、实验器材三、实验器材气垫导轨实验装置气垫导轨实验装置(含气垫导轨、滑块、光含气垫导轨、滑块、光电门、数字计时器、电源及气源电门、数字计时器、电源及气源)、橡皮泥、钩、橡皮泥、钩码组、刻度尺、坐标纸等码组、刻度尺、坐标纸等.四、实验步骤及注意事项四、实验步骤及注意事项1.保持滑块质量不变，获取验证滑块加速度保持滑块质量不变，获取验证滑块加速度与其所受

4、到的合外力之间定量关系的实验数据；与其所受到的合外力之间定量关系的实验数据；(1)让滑块在钩码拉力作用下做加速运动，让滑块在钩码拉力作用下做加速运动，记录悬挂钩码质量记录悬挂钩码质量m及滑块通过两个光电门的时及滑块通过两个光电门的时间间t1、t2，并计算滑块经过两个光电门的速度及，并计算滑块经过两个光电门的速度及每次加速度，将这些数据记入表格；每次加速度，将这些数据记入表格；(2)保持滑块质量不变，改变悬挂钩码的数保持滑块质量不变，改变悬挂钩码的数量，即改变拉力大小，重复做几次，继续将记量，即改变拉力大小，重复做几次，继续将记录的数据填入表格；录的数据填入表格；钩 码 质钩 码 质量量m/kg

5、对 滑对 滑块 拉块 拉力力F/N通 过通 过 1 门门的速度的速度v1/(ms-1)通过通过2门门的速度的速度v2/(ms-1)光电门光电门间距间距s/m加速度加速度a/(ms-2)2.保持滑块所受合外力不变，获取探究保持滑块所受合外力不变，获取探究滑块加速度与其质量之间定量关系的实验数滑块加速度与其质量之间定量关系的实验数据；据；(1)让滑块在钩码拉力作用下做加速运让滑块在钩码拉力作用下做加速运动，记录滑块质量动，记录滑块质量m及滑块通过两个光电门及滑块通过两个光电门的时间的时间t1、t2，并计算滑块经过两个光电门，并计算滑块经过两个光电门的速度及每次加速度，将这些数据记入表格；的速度及每

6、次加速度，将这些数据记入表格；(2)保持悬挂钩码质量不变，通过在滑保持悬挂钩码质量不变，通过在滑块上添加或减少橡皮泥来改变滑块质量，重块上添加或减少橡皮泥来改变滑块质量，重复做几次，继续将记录的数据填入表格；复做几次，继续将记录的数据填入表格；滑 块滑 块质量质量m/kg对 滑对 滑块 拉块 拉力力F/N通过通过1门门的速度的速度v1/(ms-1)通 过通 过 2 门门的速度的速度v2/(ms-1)光电门光电门间距间距s/m加速度加速度a/(ms-2)3.以纵坐标表示滑块加速度，用横以纵坐标表示滑块加速度，用横坐标分别表示滑块所受到的合外力、滑坐标分别表示滑块所受到的合外力、滑块质量的倒数，根

7、据实验数据在坐标系块质量的倒数，根据实验数据在坐标系中描点、连线；中描点、连线；4.观察观察a-F图线、图线、a-1/m图线，若这图线，若这两个图线都是通过原点的直线，则说明两个图线都是通过原点的直线，则说明在保持滑块质量不变的条件下滑块加速在保持滑块质量不变的条件下滑块加速度与其所受到的合外力之间成正比、在度与其所受到的合外力之间成正比、在保持滑块所受合外力不变的条件下滑块保持滑块所受合外力不变的条件下滑块加速度与其质量的倒数值之间成正比加速度与其质量的倒数值之间成正比.运用图象法探究两个物理量之间的关系运用图象法探究两个物理量之间的关系 一同学在一同学在“保持物体所受合外力保持物体所受合外

8、力F一定，一定，改变物体质量改变物体质量m，探究物体加速度与质量之间，探究物体加速度与质量之间的关系的关系”的实验中，记录了对应不同质量的实验中，记录了对应不同质量m时时加速度加速度a的数值如下表：的数值如下表：M/kg2.001.501.251.00a/(ms-2)2.042.663.233.98(1)若要根据表中数据探究在物若要根据表中数据探究在物体受合外力体受合外力F一定情况下，加速度一定情况下，加速度a与质量与质量m之间的关系，你将根据图之间的关系，你将根据图象象a-m还是根据图象得出结还是根据图象得出结论？论？1am(2)利用如图利用如图3-4-2所示备用坐标纸所示备用坐标纸作出图象

9、可判定：当物体所受合外力作出图象可判定：当物体所受合外力F一定时，加速度一定时，加速度a与质量与质量m成什么关系？成什么关系？简要说明判断理由简要说明判断理由.图图3-4-2 (1)若根据表中记录数据画出图若根据表中记录数据画出图象象a-m，发现是一条曲线，发现是一条曲线.猜测该曲线猜测该曲线可能是双曲线，也可能是其他曲线，可能是双曲线，也可能是其他曲线，因而从该图象无法得出确切结论因而从该图象无法得出确切结论.我我们可进一步猜测：物体加速度们可进一步猜测：物体加速度a与质与质量量m可能成反比可能成反比.猜测是否正确，我们猜测是否正确，我们通过图象才可以直观、明确的通过图象才可以直观、明确的得

10、出结论得出结论.因此应根据图象得因此应根据图象得出结论出结论.1am1am(2)将表格中数据将表格中数据m转换为，其值转换为，其值分别为分别为0.50、0.67、0.80和和1.00.在在中中描点、连线，得出一条过原点的直线图线描点、连线，得出一条过原点的直线图线.如下图所示如下图所示.由于图象是通过原点由于图象是通过原点的直线，所以加速度的直线，所以加速度a与质量与质量m成反比成反比.1am1m1am“验证牛顿第二定律实验验证牛顿第二定律实验”为为最新考纲中内容最新考纲中内容.在当今强调培养学生在当今强调培养学生的实验能力的要求下，因有运用典型的的实验能力的要求下，因有运用典型的图象法处理物

11、理量之间关系的方法，所图象法处理物理量之间关系的方法，所以该实验在实验与探究中地位显得很突以该实验在实验与探究中地位显得很突出出.某学生用改正后的图某学生用改正后的图3-4-3所示的装置做实所示的装置做实验时，保持小车的质量不变，测得小车的验时，保持小车的质量不变，测得小车的加速度加速度a和拉力和拉力F的数据如下表所示：的数据如下表所示：图343F/N0.200.300.400.50a/(ms2)0.100.210.290.40根据表中的数据在图根据表中的数据在图3-4-4中作出中作出a-F图线图线(1)把图线延长，看看图线是否通过原点？如果把图线延长，看看图线是否通过原点？如果不通过原点，试

12、分析在操作过程中可能遗漏不通过原点，试分析在操作过程中可能遗漏了哪个步骤？了哪个步骤？(2)这条图线在这条图线在F轴上截距有何物轴上截距有何物理意义？理意义？图图3-4-4根据表中数据描出的点和作出的图像根据表中数据描出的点和作出的图像(见图见图)，图像并没有通过原点由图像可以看出，当图像并没有通过原点由图像可以看出，当F=0.1N时时a=0，说明小车受到的摩擦力为，说明小车受到的摩擦力为0.1N.操作过程中可能遗漏了平衡摩擦力这一操作过程中可能遗漏了平衡摩擦力这一步骤步骤1.在用斜面、小车、沙桶、砝码等器材做“验证牛顿第二定律”的实验中，备有下列器材：A.电火花打点计时器；B.天平(带砝码)

13、；C.秒表；D.低压直流电源；E.纸带和复写纸；F.导线、细线；G.小车；H.沙和小桶；I.带滑轮的长木板其中多余的器材是 (填代号)、缺少的器材是 .C、D220V交流电源、刻度尺2.在验证牛顿第二定律的实验中，下列有关实际操作的说法正确的是( )A平衡摩擦力时，小桶应该用细线通过定滑轮系在小车上，但是小桶内不能装沙B实验中，应该始终保持小车和砝码的总质量远远大于沙和沙桶的总质量C实验中，若用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点若在一条直线上时，即可验证加速度与质量成反比D运动过程中纸带受到的阻力可以忽略不计B3.某学生通过探究小车在长木板上滑行过程，以“验证牛

14、顿第二定律”实验，在平衡摩擦力时，把木板的一端垫得过高，使得倾角偏大他所得到的aF关系可用下图哪条图线表示(图中a表示小车加速度，F表示细线作用于小车的拉力)( )C【解析】在长木板的不带定滑轮的一端垫上一块薄木板，反复移动薄木板位置，直到小车在斜面上运动时保持匀速直线运动，这时小车拖着纸带运动受到的阻力(含木板和限位孔对其阻力)恰好与小车所受的重力在斜面方向的分力平衡，即mgsin =mgcos .当木板垫得过高，倾角过大时，有mgsin mgcos ，即未加力F时，小车就受到沿斜面向下的合力，以一定的加速度下滑所以正确答案为C.4.某两个同学用图345所示的装置(图中A为小车，B为带滑轮的

15、长木板，C为水平桌面)，分别在“探究加速度与外力间的关系”实验中，各自得到的图像如图346中甲和乙所示，则出现此种现象的原因甲是 ，乙是平衡摩擦力时，木板倾角过大平衡摩擦力时，木板倾角太小图346图3455.在保持质量不变时加速度与物体受力间关系的实验中(使用图345所示的装置)，小车质量M和砝码质量m分别选取下列四组值AM=500g，m分别为50g、70g、100g、125gBM=500g，m分别为20g、30g、40g、50gCM=200g，m分别为50g、75g、100g、125gDM=200g，m分别为30g、40g、50g、60g若其他操作都正确，那么在选用 组值测量时所画出的图线较准确在选用此组值，m取 g时实验误差较大B506.某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图347所示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34712coscosdmABxAhBhAttfafa实验步骤如下：用游标卡尺测量滑块的挡光长度 ，用天平测量滑块的质量 ；用直尺测量之间的距离 ， 点到水平桌面的垂直距离 ， 点到水平桌面的垂直距离 ；将滑